Ácido ribonucleico
El ácido ribonucleico, o ARN, es un ácido nucleico igual que el ADN, pero con las consiguientes diferencias en su estructura y función. Mientras que el ADN se utiliza para almacenar información genética, el ARN es funcionalmente mucho más versátil. El ARN almacena y transfiere información y además participa en algunas funciones enzimáticas fundamentales en complejos con proteínas. De hecho, el ARN podría ser mucho más antiguo que el ADN, lo que podría representar una estrecha especialización.
Aquí aprenderemos los hechos más importantes sobre la química del ARN.
Ribonucleótidos
Las unidades monoméricas del ARN son los ribonucleótidos, que están formados por un azúcar ribosa, un grupo fosfato y una de las cuatro nucleobases. El grupo fosfato está unido al átomo de carbono 5' de la ribosa, mientras que la base respectiva está conectada en el carbono 1'. Los compuestos que solo constan de un azúcar ribosa y una nucleobase se denominan nucleósidos.
Nucleobases
Las cuatro bases estándar del ARN pueden dividirse en dos tipos, purinas y pirimidinas. La citosina (C) y el uracilo (U) son pirimidinas con su típica estructura de anillo simple, que contiene dos átomos de nitrógeno en su interior. La conexión con la ribosa se forma en el nitrógeno inferior en esta representación.
Las bases de purina adenina (A) y guanina (G) constan cada una de dos anillos que contienen nitrógeno. En esta representación, el nitrógeno inferior izquierdo de cada purina está unido a la ribosa.
Trifosfatos de nucleósidos
Mientras que los nucleótidos son las unidades monoméricas del ARN, su polimerización se produce a través de sus respectivos precursores, los trifosfatos de nucleósidos. Estas moléculas, especialmente el trifosfato de adenosina (ATP), también tienen funciones muy importantes en la transferencia de energía y la señalización celular.
Polimerización del ARN
La polimerización del ARN, es decir, la conexión de los ribonucleótidos, se produce entre el grupo hidroxilo (OH) de la ribosa de una terminación de ARN existente o de un solo ribonucleótido y el grupo fosfato que se une en el carbono 5' de un nucleósido trifosfato entrante. Durante la formación del enlace, se liberan dos grupos fosfato en forma de difosfato (PPᵢ), que proporciona simultáneamente energía para la propia reacción.
Estructura del ARN
La cadena de ARN resultante queda unida de forma continua por su esqueleto azúcar-fosfato, mientras que las nucleobases sobresalen hacia un lado de la cadena, que en conjunto tiene una estructura helicoidal. Un extremo del ARN termina con un grupo fosfato unido al carbono 5' de la ribosa; por eso se llama extremo 5' del ARN. El extremo opuesto termina con un grupo 3' OH libre y se denomina extremo 3'. Solo se pueden añadir nucleótidos adicionales al extremo 3' de una molécula de ARN.
Emparejamiento de bases de ARN
El ARN es generalmente monocatenario, a diferencia del ADN, lo que significa que dos hebras de ARN normalmente no se emparejan en toda su longitud. Sin embargo, las hebras de ARN suelen plegarse mediante el emparejamiento de bases específicas que forman puentes de hidrógeno. Solo pueden producirse dos emparejamientos de bases diferentes, a saber, A-U y G-C. A y U forman dos puentes de hidrógeno, mientras que G y C forman tres puentes de hidrógeno, por lo que este último emparejamiento es ligeramente más estable.
Plegado del ARN
De este modo, las moléculas de ARN pueden formar estructuras secundarias bien definidas que son cruciales para su función. Un ejemplo importante son los ARN de transferencia (ARNt). La estructura de plegado bidimensional de los ARNt es la típica forma de hoja de trébol con tres bucles específicos y un cuarto bucle variable de bases no apareadas, mientras que los tallos o brazos son regiones de bases apareadas y localmente de doble cadena. La estructura tridimensional real, representada a la derecha, es más complicada, ya que hay un plegamiento adicional de los diferentes brazos.
