ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN
2.- ÁCIDOS NUCLEICOS. PAPEL BIOLÓGICO.
2.1.- Composición química.
3.- ADN.
3.1.- Propiedades físico-químicas
3.1.a.- Peso molecular
3.1.b.- Solubilidad
3.1.c.- Absorción de la luz
3.1.d.- Temperatura
3.2.- Tipos de ADN
3.2.a.- ADN de virus
3.2.b.- ADN de procariotas
3.2.c.- ADN de eucariotas
3.3.- Estructura molecular del ADN
3.4.- Funciones biológicas del ADN
4.- ARN
4.1.- Propiedades físico-químicas
4.1.a.- Peso molecular
4.1.b.- Solubilidad
4.1.c.- Absorción de la luz
4.2.- Tipos de ARN
4.2.a.- ARN ribosómico
4.2.b.- ARN de transferencia
4.2.c.- ARN mensajero
4.3.- Estructura molecular del ARN
4.4.- Funciones biológicas del ARN
5.- REPLICACIÓN
6.- TRANSCRIPCIÓN
7.- CONCLUSIÓN
1.- INTRODUCCIÓN
Los ácidos nucleicos son grandes moléculas poliméricas cuya unidad son los nucleótidos. A su vez el nucleótido está formado por nucleósidos (base nitrogenada más pentosa) y ácido fosfórico. Los ácidos nucleicos son el ADN y el ARN y son las moléculas que contienen la información genética.
En este tema se verán las propiedades más importantes del ADN y del ARN, así como sus tipos y estructuras. También se tratarán los mecanismos de replicación ( copia o réplica de la molécula de ADN ) y de transcripción ( paso de la información del ADN a ARN).
2.- ÁCIDOS NUCLEICOS. PAPEL BIOLÓGICO
Desde el punto de vista químico la diferencia entre los dos tipos de ácidos nucleicos es mínima, mientras que biológicamente la diferencia es enorme y trascendental.
- El ADN es la sustancia portadora de la información genética del organismo, es decir, da las instrucciones mediante las cuales cada individuo plasma las características que le corresponden.
- El ARN ejecuta las instrucciones del ADN mediante la síntesis de proteínas específicas, incluyendo las enzimas.
El ADN se encuentra en el núcleo y en una pequeña proporción en mitocondrias y cloroplastos. El ARN se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma.
2.1.- COMPOSICIÓN QUÍMICA.
Los ácidos nucleicos son polímeros formados por unidades repetitivas con tres componentes principales:
- Un azúcar- Es una pentosa, la D-ribosa en el caso de ARN y la 2-desoxi-D-ribosa en el ADN.
- Una base nitrogenada- Son características de las unidades del polímero del ac. nucleico, los nucleótidos y por tanto los identifican y diferencian. Los dos tipos de ácidos nucleicos tienen las mismas bases púricas (derivadas de la purina) que son la adenina y la guanina. Las bases pirimidínicas (derivadas de la pirimidina) son la citosina, común en el ADN y en el ARN, y la timina para el ADN y el uracilo para el ARN. La unión de una base con el azúcar forma el nucleósido
- Ácido fosfórico: los ésteres del ácido ortofósforico de los nucleósidos constituyen los nucleótidos.
Las uniones se realizan en las posiciones que indican las figuras:
Los nucleósidos y los nucleótidos pueden existir en forma desoxi e hidroxi. Además todos los nucleótidos pueden tener 1 ,2 o 3 grupos fosfato ligados al carbono en posición 5’ dando lugar a los nucleótidos monofosfato, difosfato o trifosfato como el ATP ( adenosín trifosfato).
3.- ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO.
Formado por la desoxirribosa, ácido fosfórico y bases púricas ( adenina y guanina) y pirimidínicas ( citosina y timina).
3.1.- PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS.
3.1.A.- PESO MOLECULAR– El ADN tiene un peso molecular muy elevado del orden de varios millones o decenas de millones. Se determina por la difusión de la luz o por la medida de la constante de sedimentación y la viscosidad intrínseca. En células superiores la cantidad de ADN es enorme. El espermatozoide humano contiene aproximadamente 10 *9 pares de nucleótidos para una longitud de un metro.
3.1.B.- SOLUBILIDAD– Las sales sódicas de ADN son solubles pero las soluciones obtenidas presentan una viscosidad muy elevada.
3.1.C-ABSORCIÓN– El ADN absorbe la luz en el ultravioleta, debido a la presencia de bases púricas y pirimidínicas en la zona de 260 milimicras.
3.1.D- TEMPERATURA– Cuando se calienta una solución acuosa de ADN se observa un aumento de densidad óptica a 260 milimicras y una disminución de la viscosidad lo que se corresponde con la separación de las hebras. A la temperatura a la que aparece este fenómeno se le conoce como punto de fusión (término inadecuado). Debido a que los enlaces guanina- citosina son más estables que los de timina-adenina, el punto de fusión será tanto más elevado cuanto mayor sea el contenido de las dos primeras bases.
Si después de la elevación térmica se refrigera la solución pueden suceder dos cosas: si el enfriamiento es rápido las dos cadenas permanecen separadas y el ADN se ha desnaturalizado irreversiblemente. Por el contrario si el enfriamiento es lento las dos cadenas se reapartan reconstituyendo la doble hélice inicial.
3.2.- TIPOS DE ADN
3.2.A- ADN DE VIRUS– Los virus son elementos infecciosos y complejos organizados y parásitos. Se encuentran formados por una región periférica, la cápside, constituida por subunidades o capsómeros formados por proteínas y que rodean al elemento central que es el ADN o el ARN. Existen numeroso virus cuyo ácido nucleico es el ADN. En los más pequeños, bacteriófagos, sólo existe una molécula de ADN bicatenario. Todos los ADN de los virus son el soporte genético de los viriones, en particular de su poder infeccioso. Casi todos son bicatenarios aunque hay algún monocatenario como el fago OX174.
3.2.B- ADN DE PROCARIOTAS– En general está formado por una doble hélice de forma circular, replegada y altamente compacta. El ADN bacteriano está desnudo, no unido a proteínas, por lo que es muy accesible, propiedad que se ha empleado para el estudio intensivo de estas moléculas. En las mitocondrias el ADN se encuentra en forma de moléculas bicatenarias y circulares siendo similar al ADN bacteriano.
3.2.C- ADN DE EUCARIOTAS– Se presenta en forma de largas cadenas, estrechamente unidas por proteínas básicas, las protaminas y las histonas. Las proteínas se enrollan alrededor de la doble hélice y los grupos amino de los aminoácidos básicos neutralizan las funciones ácidas libres del ADN ya que los grupos fosfato ocupan una posición externa sobre la doble hélice. Los aminoácidos no básicos de las proteínas quedan excluidos de esas interacciones, formándose unos bucles que “erizan” la molécula de ADN. Esta combinación de proteínas y ADN forman la denominada cromatina que en estado de división celular se encuentra constituyendo unidades discretas, los cromosomas donde el ADN se encuentra muy enrollado. Tanto el número como la forma de estos cromosomas son característicos de la especie considerada.
3.3.- ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN.
El ADN es un polímero constituido por muchos nucleótidos. Las bases nitrogenadas que son estructuras planas, están orientadas perpendicularmente al eje del polinucleótidoy están dispuestas unas encima de otras, apiladas, con una separación de 3,4 angström. Chargaff demostró que las proporciones de las bases eran diferentes de un organismo a otro aunque se cumplía la relación de que las bases púricas A+G y pirimidínicas T+C eran próximas a la unidad (A/T =G/C =1 ). El mayor contenido en G+C implica una mayor estabilidad y hay una correlación lineal entre este contenido y la densidad.
Watson y Crick establecieron que la estructura del ADN tiene dos cadenas helicoidales enrolladas alrededor del mismo eje. Una vuelta completa de la hélice supone un avance de 34 A y el diámetro constante de la hélice es de 20 A. Las bases nitrogenadas son las que mantienen juntas las cadenas mediante enlaces de hidrógeno entre pares de bases, una de cada cadena. Un miembro del par es una base púrica y la otra pirimidínica, los enlaces se establecen entre las posiciones 1-1 y 6-6 y en el par guanina-citosina interviene además la posición 2. El apareamiento es específico G-C y A-T. Las dos cadenas son por tanto complementarias y de direcciones opuestas, una en dirección 5-3´. y la otra 3´-5´ aunque hay alguna excepción como el fago OX174 que presenta configuración helicoidal monocatenaria.Las bases son hidrofilas y se encuentran enfrentadas reforzando los puentes de hidrógeno. En el ADN al ser desoxi presenta el grupo fosfato unido en la posición 3 por lo que no se altera la estructura.
3.4.- FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ADN
La disposición de las bases hacia el interior sugiere una estructura destinada a proteger la información más que a participar en reacciones químicas. No obstante la doble hélice es capaz de adoptar muchas formas y de reaccionar de diversas maneras con otras moléculas celulares. Esto lo aprovecha la célula para controlar la expresión de la información contenida en el ADN. Si las fibras que componen la doble hélice están separadas pueden formarse estructuras locales de bases apareadas con forma de horquilla ya que se dará en ambas fibras y la estructura entera tendrá aspecto cruciforme. Estas estructuras servirán como señales se reconocimiento.
El ADN actúa como fuente de información mediante su interacción con una serie de proteínas. Unas lo copian en ARN y otras modulan la actividad copiadora. En el proceso de transcripción, las ARN polimerasas elaboran una copia de ARN de una de las hebras de ADN, la cadena codificadora. Parte de este ARN desempeña misiones estructurales y otra parte se convierte en ARN mensajero. En cualquier célula debe decidirse qué genes se transcriben a ARN-m y cuando. La mayor parte de ese control se ejerce en la fase de unión de la ARN polimerasa. La polimerasa inicia su acoplamiento a secuencias específicas que preceden a cada gen o grupo de genes, es la región promotor. Existen varios mecanismos para la unión de la polimerasa, como su inhibición si en el lugar de la unión se encuentra una proteína o bien si se altera la secuencia local del ADN. Así mismo los favorecería diversos tipos de cambio en la estructura del ADN así como la unión a proteínas reguladoras lo suficientemente cercanas para interactuar favorablemente y estabilizar la unión. Los organismos recurren a estas estrategias para regular la actividad génica. Los mecanismos de regulación precisan de secuencias específicas y gran número de proteínas para reconocerlas. La regulación de la trasncripción se efectúa fundamentalmente por tres mecanismos principales:
– Proteínas reguladoras ( operón)
– Superenrollamiento
– Mutilación de la citosina
Las enzimas de restricción reconocen de forma específica secuencias breves de bases en el ADN-m escindiéndolo en esos lugares. Una de las modificaciones que parecía influir en la actividad restrictasa es la metilacióm de la adenina y citosina, que tiene lugar inmediatamente después de la replicación del ADN por enzimas que tienen la misma especificidad sobre las secuencias de las restrictasas.
La 5-metilcitosina es común en células eucariotas y actúa como señal facilitando la actividad o inhibición de los genes. La metilación de zonas reguladoras suele ir asociada a inactivación génica ya que la 5-metilcitosina bloquea la unión de los activadores de la trasncripción o estimula la acción de inhibidores. El patrón de metilación del ADN se transmite de una célula a su hija. De este proceso se encarga la metilasa de mantenimiento.
Cuando las cadenas se separan en la replicación cada una retiene los grupos metilo. La metilasa coloca nuevos grupos en el sitio opuesto de la cadena recién formada. La eliminación de un grupo metilo por una enzima hará que ese gen se herede de forma no metilada. También la unión de una proteína puede impedir la metilación y además otra enzima puede añadir un metilo a la cadena de un gen sin metilar, que se transmitirá de esa forma.
Este mecanismo puede tener trascendencia en los mecanismos epigenéticos del desarrollo de los organismos superiores. También se ha sugerido que los fallos de metilación intervienen en el envejecimiento celular y en la transformación de células normales en cancerosas.
4.- ÁCIDO RIBONUCLEICO
Formado por D- ribosa, ácido fosfórico y bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina y uracilo). Los ribonucleótidos se unen para formar largas cadenas mediante enlace fosfodiéster 3´- 5´.
4.1.-PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
4.1.A.- PESO MOLECULAR– Es muy variado ya que existen gran variedad de tamaños. Está comprendido entre 25000 y varios millones.
4.1.B.- SOLUBILIDAD- Son poco solubles en agua pero muy solubles en soluciones salinas diluidas e insolubles en disolventes orgánicos.
4.1.C.- ABSORCIÓN- El ARN absorbe la luz en el ultravioleta con una tasa media de 260 milimicras. Esta absorción aumenta la degradación parcial bajo tratamiento físico-químico… lo que lleva al efecto hipercrómico.
4.2.- TIPOS DE ARN
Existen tres tipos principales de ARN tanto en células procariotas como en eucarioras. Son los siguientes:
4.2.A.-ARN RIBOSÓMICO– Los ribosomas son pequeñas partículas de ribonucleoproteína, generalmente agrupadas en unidades funcionales o polisomas por fijación sobre una molécula de otro tipo de ARN, el mensajero.
En células procariotas se distinguen 2 tipos de subunidades diferenciadas por su constante de sedimentación 50 S y 30 S. En cada una de ellas existe ARN asociado a proteínas. En células eucariotas las subunidades son de 60 S y 40 S.
El grado de polimerización de los ARN ribosómicos depende de las condiciones de actividad celular, representando prácticamente el 80 % del ARN celular. La conformación espacial es difícil de establecer existiendo diversos modelos. Se puede considerar que el 70 % se encuentra en forma de apareamientos pseudos-helicoidales. Los ARN ribosómicos son ricos en guanina y citosina, forman numerosos bucles de apareamiento estando muy empaquetados.
4.2.B.- ARN DE TRANSFERENCIA– Tienen poco peso molecular del orden de 25000 y de constante de sedimentación de 4 S. Su misión es transferir los aminoácidos durante la síntesis de proteínas. La mayoría de ellos tienen un extremo de su cadena ácido guanílico y en el otro extremo el triplete característico C-C-A. La configuración más probable es la de hoja de trébol, dos de las hojas se repliegan por encima del plano y dos por debajo. En uno de los bucles se encuentra la secuencia específica del aminoácido que transporta y que le identifica, es el anticodón que será complementario del codón o secuencia presente en el ARN –m. Esas dos secuencias están formadas por un triplete de nucleótidos.
4.2.C.- ARN MENSAJERO– Es un polímero de peso molecular elevado y gran actividad metabólica cuya secuencia es complementaria a la del ADN ya que su misión es la de transportar el mensaje genético hacia donde se sintetizarán las proteínas.
4.3.- ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ARN
Se caracteriza por la existencia de estructuras secundarias o apareamientos y terciarios o tridimensionales. Para su estudio se han empleado diversas técnicas como la hidólisis encimática.
- Apareamientos internucleotídicos- Se producen en las diferentes bases púricas y pirimidínicas que participan en la estructura primaria del ARN. Los apareamientos son G-C y A-U.
- Configuración pseudohelicoidal- Como consecuencia de los apareamientos entre bases las cadenas de ARN pueden adoptar en algunas zonas una configuración pseudohelicoidal sin presentar la regularidad del ADN. En determinados virus se pueden encontrar estructuras helicoidales bastante regulares.
4.4.- FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ARN
RETROTRANSCRIPCIÓN- Los virus que contienen ARN se apartan de la norma general ya que guardan la información genética en dicho ARN. No obstante hay otros virus aún más diferentes, los retrovirus. Éstos son capaces de fabricar ADN partiendo del ARN. Lo primero que hace un virus al infectar una célula es sintetizar ARN vírico que se inserta en el ADN celular y dirige la síntesis de nuevos virus. El potencial patogénico de estos virus es enorme y un ejemplo es el virus del VIH. Esta capacidad de sintetizar ADN a partir de ARN es la transcripción inversa o retrotranscripción. Además de en retrovirus se ha encontrado en otros virus, células de levaduras, insectos y mamíferos. La enzima capaz de sintetizar ADN bicatenario a partir de ARN monocatenario es la retrotranscirptasa. Para comenzar la síntesis necesita pequeños fragmentos de ARN que actúan como cebadores , que los obtiene cortando moléculas de ARN vírico de mayor tamaño.
FUNCIÓN ENZIMÁTICA- Estudiando el ARN de un protozoo se observó que podía catalizar las reacciones de corte y empalme que conducían a la eliminación de parte del ARN, diferenciándose de una enzima en que puede actuar sobre sí mismo. Además se ha encontrado una forma de ARN autocatalítica que puede catalizar la síntesis de otros ARN lo que le convierte en una verdadera enzima.
5.- REPLICACIÓN DEL ADN
La replicación es el proceso en el cual se copia el ADN, este proceso es semiconservativo y bidireccional. Funciona igual, tanto en procariontes como en eucarionte, salvo algunos cambio, principalmente de las proteínas que participan.
En toda célula que va a dividirse la cromatina debe duplicarse para repartirse por igual entre las células hijas. Cada cromatida sólo tiene una doble hélice de DNA (teoría del monofilamento) y en cada cromátida de un cromosoma la doble hélice presenta una cadena vieja y otra recien sintetizada. (Experimentos de Taylor, 1957).
.Replicación en procariontes.
Desenrollamiento y apertura de la doble hélice.en el punto ori.
En el punto de origen u ORI, que es un lugar del cromosoma con gran contenido de A y T, la doble hélice se abre, mediante la DNA helicasa y las proteínas desestabilizadoras de la hélice o proteínas de unión a DNA de una sola cadena, vuelven recta la cromatina y la mantienen abierta. La DNA polimerasa sintetiza las cadenas complementarias a cada una de las cadenas primitivas. Forma dos copias activas de ADN, una es continua, o sea, basta con agregar los nucleotidos correspondientes porque la hebra antigua tiene 3′, por lo que se crea una 5´. En la otra hebra, se produce un proceso discontinuo, debido a que la hebra quedo con un final 5′, debiendo partir con un 3′, y la célula es incapaz de seguir la cadena con este final, para que se inicie la copia del DNA hace falta un corto RNA específico (10 pares de bases), denominado RNA cebador, que hace que empiece a actuar la DNA polimerasa. El RNA cebador es generado por la RNA primasa (sintetizadora de RNA). Esta enzima se une directamente a la DNA helicasa, formando un complejo llamada primosoma, que se va desplazando con la cadena en formación. Conforme van existiendo fragmentos de cadena abiertos de suficiente longitud, se va sintetizando la cadena discontinua formando pequeños fragmentos, denominados Fragmentos de Okazaki, cada uno de unos 1000 nucleótidos. . Hace falta un RNA cebador por cada fragmento de Okazaki. La RNA primasa, va sintezando a intervalos los RNA cebadores que van siendo incorporados a la copia como si fueran ADN, entre los fragmentos de Okazaki, hasta que se alcanza el RNA cebador del fragmento de Okazaki ya terminado. . La cadena con ARN cebador, es denominada cadena retrasada
El DNA sintetizado en la cadena retrasada y su cadena patrón sufren un plegamiento, de tal forma que la DNA polimerasa de la cadena conductora se unen para formar un complejo único, de modo que las proteínas de replicación puedan utilizarse conjuntamente en la replicación de ambas cadenas. Las topoisomerasas mantienen esta estructura y evitan que el DNA se enrede por superenrollamiento, cortando un enlace fosfodiester, y a esto se le llama nick.Además existe una proteína llamada SSB, que estabiliza la forma monocatenaria de la hebra en replicación, para que no se acople por complementariedad de bases con ella misma.
Las enzimas ligasas son las encargadas, despues, de ir arreglando los nicks cuando se sustituye el ARN cebador.
Exiten tres tipos de ADN-polimerasa, la I, es la encarga de reparar la hebra; la II, de ayudar a la III; y la III, agrega las bases a la hebra.
La labor de la ADN-pol I es exonucleasa, puede poner bases como sacar bases, con esto puede reparar la hebra. El dominio de esta proteína encargado de incluir bases a la hebra se llama Fragmento Klenow, que puede ser liberado del resto de la proteína por la Tripsina.
Replicación en eucariones
Es similar a la de los procariontes, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retrasada con fragmentos de Okazaki. Se inicia en ORI (puede haber unas 100 a la vez), entre las diferencia, se comienza con las polimerasas, son más complejas, y además, la polimerasa de la hebra continua es diferente a la de la hebra discontinua. De la hebra continua se encarga la polimerasa Delta y de la discontinua, la Alfa.
Las helicasa difieren en estructura, las primasas se encuentran adosadas a la ADN-pol Alfa.
El resto del proceso es muy parecido.
En el final de la hebra antigua que da la base a la hebra discontinua, queda una zona denominada telómero, que no tiene como obtener su dupla en la hebra discontinua, debido a que no es posible insertar un nuevo ARN cebador, ni mucho menos un fragmento de Okazaki. Al no tener su par, son eliminados automáticamente, perdiendose. Existen enzimas, las telomerasas, que repiten esta secuencia varias veces, cosa que no se pierda información esencial del genoma. Las enzimas encargadas de cortar el telómero, son las topoisomerasas 4.
El ARN cebador es retirado por el complejo de reparación de la célula.
6.- TRANSCRIPCIÓN
En la transcripción, el ADN es copiado como RNA, o sea, es necesario cambiar la desoxirribosa por ribosa y las timinas por uracilos.
Hay diversos tipos de RNA en la célula. Los principales son:
- – Ribosómico (rRNA): los diversos rRNA, junto con sus proteínas asociadas, constituyen los ribosomas que intervienen en la síntesis proteica. Representa el 70% del RNA celular; mientras que sus precursores (45S), presentes en el núcleo representan el 5% del RNA celular.
– Mensajero (mRNA): las diferentes secuencias de los nucleótidos que constituyen los múltiples mRNA de la célula determinan las cadenas polipeptídicas que se sintetizarán en los ribosomas. La proporción de mRNA varía mucho dependiendo del tipo decelula que analisemos y momento funcional. Por término medio representa el 3% del RNA celular y sus precursores (hnRNA) el 7%. Cuando lleva la información para una sola proteína, se denomina monocistrón, y policistrón, si lleva información para más.
– De transferencia (tRNA): los diversos tRNA transportan los diferentes aminoácidos hacia los ribosomas en la síntesis proteica. Constituyen el 15% del RNA celular.
En la doble hebra del ADN procarionte, existe un promotor gen con una secuencia que contiene los fatores de iniciación de la transcripción, de ellos, el TATA-BOX es el que más forma parte de los promotores. Además,. existe la Zona operadora. Los ARNm que se forman en procariontes, son todos policistrones; en cambio, los eucariontes, monocistrones.
Para efectuar la transcripción son necesarias , en eucariontes, que son los que forman cromosomas, una serie de modificaciones reversibles en las histonas, en relación con la descondensación del DNA para convertir los genes en activos. Para que el DNA se transcriba, ha de sufrir los siguientes cambios:
- – Pérdida de la estructura de fibra de 25nm, mediante la eliminación de la histona H1, y adquisición de la estructura de fibra de 10nm (cadena nucleosómica).
La transcripción se realiza por la RNA polimerasa , formada por varias cadenas polipeptídicas. En eucariotas hay tres clases de RNA polimerasas, según el tipo de RNA que se va a transcribir:
- – RNA polimerasa I: Cataliza la síntesis del pre-rRNA (45S), en el nucléolo. Posteriormente, se cortara el 45S en 28S, 18S y 5,8S
– RNA polimerasa II: Responsable de la síntesis del precursor de los mRNA.
– RNA polimerasa III: Produce los tRNA y el rRNA 5S.
La RNA polimerasa comienza a copiar cuando encuentra una secuencia promotora de DNA, y termina cuando alcanza una señal de terminación. En el caso de los procariontes el RNA transcrito se une desde el primer momento a proteínas, debido a que es muy inestable ya que no tiene el 7-metil-guanocina (CAP), ni la poliA, que estabilizan el ARNm eucariontico.
En la transcripción intervienen factores de naturaleza proteica de tres tipos:
- – Factores de transcripción: Son diversas proteínas que se unen al DNA promotor, convirtiéndolo en funcional, lo que atrae a las RNA polimerasas. Hay un factor especifico para cada tipo de RNA polimerasa.
– Factores de iniciación: Es la subunidad s de la RNA polimerasa y se libera tras la síntesis de los ocho primeros nucleótidos.
– Factores de elongación: Se incorpora a la polimerasa tras la liberación del factor de iniciación. Sirve para la elongación y terminación de la cadena de RNA.
En eucariotas gran parte del mRNA de la célula es producido por un complejo proceso que empieza en el núcleo con la síntesis y procesamiento de un RNA muy largo, denominado mRNA precursor, RNA nuclear heterogéneo (hnRNA) o transcrito primario. Este transcrito tiene unos 8.000 nucleótidos (llegando hasta 20.000) y contiene segmentos que se traducirán como aminoácidos (exones) y segmentos no codificantes (intrones o secuencias intercaladas) y, además secuencias reguladoras a las que se unirán las proteínas de regulación génica. A continuación, esté transcrito sufre un proceso de maduración, en el que se cortan y empalman largas secuencias de RNA (splicing), para eliminar los intrones y dar lugar al mRNA definitivo que es selectivamente transportado al citoplasma. En este proceso, la mayor parte del hnRNA (90%) se elimina y degrada en el núcleo.
El transcrito primario de hnRNA es producido por una de ARN polimerasa II. El DNA promotor contiene una secuencia llamada TATA-BOX , porque consta de secuencias ricas en T y A situadas unos 25 nucleótidos por delante del inicio de la transcripción. En eucariotas (no en procariotas), al transcrito primario se le añaden dos señales, una en cada extremo:
- – CAP: Al extremo 5’ del transcrito se le añade un nucleótido especial la 7-metil-guanosina trifosfatada. Este cap se le añade cuando se llevan sintetizados unos 30 nucleótidos, y sirve para que la subunidad pequeña del ribosoma reconozca el mRNA y se una a él en la síntesis proteica. Además, evita que se degrade el ARNm recien creado.
– Secuencia poli-A: En el extremo 3’ se añade una cadena de unos 200 residuos poliadenilados (polimerasa de poli-A). La cola poli-A desempeñaría las funciones:
- – Interviene en la exportación del mRNA al citoplasma.
– Contribuye a la estabilidad del mRNA en el citoplasma.
– Sirve de señal de reconocimiento al ribosoma.
Splicing: Pérdida, en el ARN, de los intrones. Existen dos formas:
- Autosplicing: es realizado sin proteínas. Los intrones se auto eliminan, al adquirir forma 3D, torciendose y finalmente desprendiendose.
- Splicingsomas: los intrones son eliminados al adherirse a varias proteínas, que lo sacan.
Las moléculas de mRNA maduras pasan al citoplasma por los poros nucleares. Proteínas del complejo del poro reconocen estas partículas y las transportan por transporte activo. Una vez en el citoplasma el mRNA se une a ribosomas para ser traducido a proteínas.
7.- CONCLUSIÓN
Fr. Miescher analizó la nucleína y descubrió lo que más tarde se llamaría ADN, aunque durante mucho tiempo se sostuvo la idea de que los ácidos nucleicos estaban emparentados con las proteínas y eran las enzimas los transmisores hereditarios.
Hubo que esperar hasta 1944 para que Avery identificara el ADN como sustancia responsable de la transmisión hereditaria. Esta descubrimiento llevó a Chargaff en 1950 a comprobar químicamente la transmisión de la herencia mediante ADN de E. coli y se percató de que el total de adenina respecto a timina y de guanina respecto a citosina era aproximadamente igual a 1.
En 1953 Watson y Crack identificaron la doble hélice del ADN u explicaron finalmente la replicación idéntica de los genes.
En la actualidad la principal fuente de inseguridad reside en la falta de comprensión de la naturaleza de los mecanismos de control de la lectura de la información genética ( transcripción) o de su transmisión mediante ARN mensajero ( traducción), pero también en que un conocimiento total de la genética generaría conflictos éticos aún mayores de los ya existentes.