ADN: En las células eucariotas se localiza en el núcleo formando la cromatina o los cromosomas. No existe libre en el citoplasma, pero sí en el interior de mitocondrias y cloroplastos. En procariotas forma el cromosoma bacteriano y también los plásmidos. Constituye también el genoma de algunos virus.
- Composición química: Los nucleótidos que contiene el ADN están formados por una pentosa, la 2-desoxirribosa, unida por el carbono anomérico a una base nitrogenada que puede ser A, G, T y C. Es un polímero de nucleótidos.
- Estructura: La molécula de ADN presenta una estructura conocida como doble hélice. La doble hélice es una espiral dextrógira formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos antiparalelas (el extremo 3′ de una se enfrenta al extremo 5′ de la homóloga). Las dos cadenas de ADN se enroscan sobre sí mismas y se mantienen estables mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases de ambas cadenas. Existe complementariedad de las bases: T con A y C con G. Esta doble hélice se pliega, ya que el ADN se almacena en un espacio reducido para formar los cromosomas.
- Función: Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los organismos vivos conocidos y es responsable de su transmisión hereditaria.
ARN: En las células eucariotas se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma. En procariotas, en su citoplasma.
- Composición química: Es un polímero de ribonucleótidos. Están formados por una pentosa, la ribosa, unida a su carbono anomérico a una base nitrogenada que puede ser A, G, C y U. Los nucleótidos se unen entre sí por enlaces fosfoéster, como en el caso del ADN.
-
Estructura: Son moléculas de cadena simple y no suelen formar dobles hélices. Se forman como resultado de la presencia de regiones cortas con apareamiento intramolecular de bases, es decir, pares de bases formados por secuencias complementarias distantes dentro de la misma hebra.
- ARNm: Cadenas de polinucleótidos de diferente tamaño que solo presentan estructura primaria.
- ARNr: Cadenas de nucleótidos de diferente tamaño que presentan estructura secundaria originada por interacciones entre secuencias complementarias de la misma cadena.
- ARNt: ARN no lineal. Tiene tramos de doble hélice intracatenaria, es decir, entre secuencias de bases que son complementarias, dentro de la misma cadena. Además de A, G, C y U, el ARNt presenta otros nucleótidos con bases modificadas. Se distinguen tres bucles: brazo del anticodón (aparece el anticodón), brazo aceptor, brazo D. Este ARN presenta estructura terciaria.
-
Función:
- ARNm: Lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN hasta el ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. En eucariotas, el ARNm se sintetiza en el nucleoplasma del núcleo celular y de allí accede al citosol, donde están los ribosomas, a través de los poros.
- ARNr: Se halla combinado con proteínas para formar los ribosomas. Como componente de dichos ribosomas, interviene en la síntesis de proteínas.
- ARNt: Es un tipo de ácido ribonucleico encargado de transportar los aminoácidos a los ribosomas para incorporarlos a las futuras proteínas durante el proceso de síntesis proteica.
TRANSCRIPCIÓN: Es el proceso de síntesis de ARN a partir de un molde de ADN. La molécula de ARN formada es complementaria y antiparalela a la cadena de ADN que contiene la información (cadena molde). Es la primera etapa de la expresión génica.
Tiene lugar en el hialoplasma en las procariotas y en el núcleo en las eucariotas.
- Mediante la transcripción se sintetizan los tres tipos de ARN.
- Este proceso permite que cada gen se exprese únicamente en aquellas células en que deba hacerlo y que, además, las proteínas se sinteticen cuando se necesiten y en las cantidades que se necesiten.
- No existe mecanismo de corrección de errores, por lo que hay más errores, pero no supone grandes alteraciones en el proceso de expresión de genes.
- Se realiza el control de la expresión del mensaje genético.
- La transcripción comienza en lugares específicos del ADN llamados promotores y también existen señales específicas para la terminación de la transcripción.
- La enzima responsable del proceso es ARN polimerasa ADN dependiente.
Características de la ARN polimerasa:
– Requiere una molécula molde de ADN (utiliza una de las dos cadenas del gen llamada cadena molde).
– Se fija a regiones específicas del ADN denominadas regiones promotoras.
– Lee el ADN molde en el sentido 3′ – 5′
– Sintetiza el ARN en el sentido 5′ – 3′
– En procariotas solo existe una, y en eucariotas tres: ARN pol I, II y III.
TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS:
TRANSCRIPTOMA: Total de moléculas de ARNm que se forman. Para que se inicie el proceso, no es necesario el cebador para que la ARN pol actúe, pero es necesaria la región promotora y los factores de transcripción.
– Es complejo e intervienen varios factores proteicos.
– Se realiza en el núcleo.
– Se requiere siempre un proceso de maduración, ya que los genes contienen secuencias no codificadoras o intrones que son transcritas.
– Existen tres ARN polimerasas específicas para un tipo de ARN: la ARN pol II es la que fabrica los ARNm, la ARN pol I especializada fundamentalmente en la síntesis de ARNr y la ARN pol III básicamente en la síntesis de ARNt.
PROCESO DE TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS:
- INICIO: Se abre la burbuja de transcripción. En el caso de la síntesis de los ARNm interviene la ARN pol II, que requiere la presencia de factores proteicos para reconocer al promotor y para situarse correctamente en el sitio de iniciación. Se comienza la transcripción en dirección 5′ – 3′. Separa las dos cadenas de ADN, se unen al inicio de la transcripción (región promotora del ARN). Los factores de conversión se unen a la región promotora.
- ELONGACIÓN: La síntesis del ARN se produce siempre en sentido 5’→3′. Al cabo de 30 nucleótidos transcritos se añade una caperuza de 7 metil-guanosina trifosfato (m7 – gppp) al extremo 5′ para proteger el ARN que está formada para que no sea degradado por agentes externos y que protege al ARN de la acción de exonucleasas. Además, esta caperuza es reconocida por los ribosomas como lugar de inicio de traducción.
- TERMINACIÓN: Al finalizar la síntesis (al reconocer la secuencia de fin de síntesis) el ARNm se separa y una enzima (PoliA – polimerasa) añade al extremo 3′ una secuencia de unos 50 a 250 ribonucleótidos de A, la llamada cola de poli A originándose lo que se conoce como transcrito primario.
-
MADURACIÓN DEL ARNm:
La maduración del ARN se realiza en el núcleo. Como ya se ha comentado, los precursores del ARNm, ARNr, y ARNt, no son funcionales y tienen que tener un proceso de maduración. Cuando se ha terminado este proceso, el ARN ya puede salir del núcleo a través de los poros nucleares y llegar al citoplasma, donde realizará su función.
En la transcripción en eucariotas es necesario un proceso de maduración. Los genes de las eucariotas tienen fragmentos con sentido (exones), que contienen información útil, y fragmentos sin sentido (intrones), que también se transcriben pero que son eliminados posteriormente. Los intrones se transcriben pero no se traducen, y los exones son los que quedan en el ARN maduro. Los intrones se eliminan en un proceso de corte y empalme (splicing) en el que los exones se unen para formar la secuencia final del ARN.
El splicing es un proceso molecular fundamental en eucariotas que implica la eliminación de intrones (regiones no codificantes) y la unión de exones (regiones codificantes) en el ARN precursor mensajero para generar un ARN mensajero maduro (ARNm). La maduración del ARNm se produce en el interior del núcleo para asegurar que el ARN se procese y modifique correctamente antes de ser exportado al citoplasma. Esto incluye la adición de una caperuza en el extremo 5′, el empalme para eliminar intrones y la adición de una cola de poli-A en el extremo 3′, protegiéndolo de degradación y preparándolo para la traducción en proteínas.
PRODUCTO FINAL: ARNm (con solo regiones codificantes, exones), el que viajará a la traducción. Tiene la caperuza y la cola de poli A.