Los nucleótidos

ADN ♦ 4-5

ADN ♦ 3-5

El ADN y los cromosomas

Haciendo un poco de historia,  recordarás que en el año 1953 James Watson y F.H. Crick propusieron  y  publicaron  su  modelo  sobre  la  estructura  molecular  del  ADN. Previamente  a  esto,  ya  desde  mediados  del  siglo  XIX habían  sido  descubiertos  los ácidos nucleicos aunque no con su carácter de portador de información genética. Como ya  sabes el ADN está formado por la repetición de cuatro unidades llamadas nucleótidosformando dos cadenas de polinucleótidos que se entrelazan formando una doble hélice. Estos nucleótidos son la Citosina (C), la Guanina (G), la Timina (T) y la Adenina(A).

Las  cadenas  de  ADN  presentan  cada  una  un  extremo  5´ y  un  extremo  3´,  que  se corresponden con la numeración de los carbonos que  quedan libres en cada extremo (Carbonos 5 y 3 respectivamente) y le confieren a cada hebra una polaridad, de modo que al unirse ambas su orientación es antiparalela: el extremo 5´ de una hebra coincide con el 3´ de la otra y viceversa.

El apareamiento de las bases nitrogenadas es siempre Adenina-Timina  y  Citosina-Guanina;  a  esta  propiedad se  la  denomina complementariedad de bases. Esto tiene su explicación en que tanto la Adenina como la Guanina son bases nitrogenadas conformadas por dos  anillos de carbono y nitrógeno, mientras  que  la  Timina  y  la  Citosina  poseen  sólo  un anillo.  De  allí  que  en  cada apareamiento sólo puedan quedar enfrentados una base de un anillo con otra de dos. Además este apareamiento se encuentra estabilizado por uniones débiles tipo puente de hidrógeno: dos entre A y T y tres entre C y G.

La molécula de ADN se puede presentar en forma lineal (eucariotas) o en forma circular (procariotas, mitocondrias, cloroplastos y plásmidos). El ADN eucariótico se caracteriza por ser extremadamente largo y por esta longitud es que  necesita  estar superenrollado. Para  ello  existen  unas  proteínas llamadas  histonas que permiten mantener este ADN bien comprimido. El grado máximo de condensación es lo que se puede ver al microscopio óptico y de denomina Cromosoma. El  contenido  total  de  ADN  varía  considerablemente  entre  las  diferentes  especies,  así como  el  número  de  cromosomas  que  lo  contienen.  Veamos  una  comparación  entre diferentes especies para tener una idea real de lo que estamos hablando:

Especie                                                        Cantidad de ADN     Nº de Cromosomas

Homo sapiens (Ser Humano)                          6,6 . 10 ⁹  pb              46

Mus musculus (Ratón)                                       3 . 10 ⁹  pb              40

Allium cepa (Cebolla)                                       1,5 . 10¹⁰ pb             16

Drosophila melanogaster (mosca de la fruta)  1,7 . 10 ⁸ pb                8

Notás  que  no  hay  una  relación  lineal  entre  cantidad  de  ADN  y  el  número  de cromosomas,  ya  que  mientras  en  el  genoma  humano  el  ADN  se  acumula  en  46 cromosomas, en la cebolla, que contiene mucha mayorcantidad de ADN lo hace sólo en 16  cromosomas.  La  unidad  utilizada  para  denotar  la  cantidad  de  ADN  es  “pares  de bases”. 

ADN mitocondrial

No  sólo  el  núcleo  celular  contiene  ADN;  las  mitocondrias  llevan  en  su  interior  una molécula  de  ADN  circular,  cerrado  y  desnudo  (sin  proteínas  que  lo  compacten),  ¡oh casualidad! Similar al de las células procariotas (bacterias). El ADN mitocondrial posee alrededor de 37 genes. Algunos de ellos permiten la síntesis de ARN ribosomal y de transferencia. El resto permite obtener ARNs mensajeros para diversas proteínas mitocondriales.

El  ADN  mitocondrial  no  sufre  recombinación  lo  que  hace  que  su  única  fuente  de variabilidad  sea  la  mutación.  Las  mutaciones  del  ADN  mitocondrial  son  mucho mayores  a  las  del  ADN  genómico  ya  que  los  sistemas  de  reparación  de  errores  son  mucho menos sofisticados. Se considera que su tasa de mutación es 10 veces mayor que la  del  ADN  nuclear.  La  mayoría  de  esas  mutaciones  son  deletéreas,  ya  que  originan cambios  en  la  secuencia  de  aminoácidos  de  proteínas de  la  cadena  respiratoria,  que derivan  en  enfermedades  graves  relacionadas con  la  obtención  de  energía  (ATP)  y  la consiguiente degeneración celular.

Desde  hace  mucho  tiempo  se  habló  que  la  herencia  mitocondrial  humana  es exclusivamente de línea materna ya que las mitocondrias resultantes en los embriones derivarían  exclusivamente  de  aquellas  traídas  por  el  óvulo;  aquellas  mitocondrias portadas por el espermatozoide y ubicadas en la región media de éste, degenerarían una vez fecundado el óvulo. Estudios recientes permitieron obtener evidencias de herencia paterna mitocondrial, lo que cambiaría al menos en parte, las teorías preexistentes.

ARN

Los ARN son polirribonuceótidos formados por cadenas lineales de una sola hebra y de una longitud considerablemente inferior al ADN. La  diferencia más significativa entre ADN y ARN se da en la composición de los nucleótidos ya que estos últimos presentan en su estructura una azúcar ribosa en lugar de desoxirribosa. Esa diferencia mínima –un oxígeno en el carbono 2´– es suficiente para determinar características diferentes. Las  cuatro  bases  nitrogenadas  presentes  en  el  ARN  son:  Adenina  (A)  Citosina  (C) Guanina (G) y Uracilo (U).

Existen  cinco  tipos  de  moléculas  de  ARN.  Todas  se  hallan  involucradas  en  menor  o mayor medida en la elaboración de proteínas. El ARNm llamado mensajero, es el encargado de llevar en su secuencia de nucleótidos el  mensaje  de  cómo  será  la  secuencia  de  aminoácidos en  la  proteína.  El  ARNt o transferencia  es  el  encargado  de  transportar  cada  aminoácido  hasta  el  ribosoma  y  colocarlo  en  la  posición  correcta.  El  ARNr forma  parte  del  propio  ribosoma  junto  a varias proteínas ribosomales.

Es hora de introducir aquí algunos conceptos bastante menos conocidos. Los llamados ARN  más  pequeños  –sn  o  pequeño nuclear (small  nuclear)  y  sc  o pequeño  citosólico (small  citosolic)–  tienen  funciones  ya  sea  en  el  reconocimiento  de  ARNs  que  portan información para ser traducidos en el retículo endoplasmático rugoso (scARN) o en la maduración del ARNm permitiendo el mecanismo de splicing (snARN).

Veamos algo más sobre estos ARNs.

Los  ARNsc  están  formados  por  una  cadena  corta  de  ARN  asociado  a  proteínas  que reconoce la primera parte de la secuencia de los ARNm que contienen información para fabricar proteínas de membrana o de exportación. Cuando lo hacen, detienen la síntesis de esta proteína y redireccionan al ribosoma hacia  el retículo endoplasmático rugoso, para  que  dicha  síntesis  continúe  allí;  la  proteína  formada,  quedará  anclada  a  la membrana  del  retículo  o  en  su  lúmen  para  ser  conducida  luego  hacia  el  aparato  de Golgi y de allí hacia la membrana plasmática, para su localización final.

En cuanto a los ARNsn, su función está relacionada  con la maduración de los ARNm, ya que  están  involucrados  en  el  mecanismo  de  remoción  de  intrones  conocido  como splicing.  Estos  intrones  son  secuencias  del  ARNm  que  no  contienen  información relacionada con la secuencia de la proteína final, por lo tanto, antes de ser “leídos” estos ARNm en los ribosomas, debe removérseles estas secuencias, tarea que se lleva a cabo en el núcleo celular.

Responde:

1.     ¿Por qué decimos que las cadenas de ADN son complementarias y antiparalelas?

2.     ¿Qué son las histonas?

3.     ¿ Sólo  el  núcleo  celular  contiene  ADN?

4.     ¿Qué diferencia hay entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial? Explica

5.     ¿Cuáles son las diferencias entre ADN y ARN? Explica

6.     ¿Cuántos tipos de ARNs hay? Explica