Aunque el ADN y el ARN tienen algunas similitudes, el ARN es una versión menos estable de su famoso primo, el ADN. Pero su relativa inestabilidad no lo hace menos importante. Es fundamental para el correcto funcionamiento de una célula y, por ende, de todo el organismo vivo. Y resulta que puede haber sido la molécula clave cuando la vida comenzó en la Tierra hace aproximadamente 3.8 mil millones de años.
¿En qué se diferencian el ADN y el ARN?
Si bien hay varias diferencias entre el ADN y el ARN, primero vale la pena señalar que son, en algunos aspectos, muy similares. Por ejemplo, ambos consisten en nucleótidos (un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada) conectados entre sí en una larga fila a través de grupos fosfato. Lo que hace que el ADN y el ARN sean diferentes a nivel molecular son sus nucleótidos. Mientras que los nucleótidos en el ARN tienen el azúcar de cinco carbonos ribosa, los nucleótidos en el ADN tienen el azúcar de cinco carbonos desoxirribosa.
Otra diferencia clave es la porción base del nucleótido. Mientras que tanto el ADN como el ARN tienen tres bases en común, adenina (A), guanina (G) y citosina (C), tienen una cuarta base diferente. En el ADN, la cuarta base es timina (T), mientras que en el ARN es uracilo (U). Estas pequeñas diferencias hacen que el ARN sea menos estable que el ADN.
El ARN es inestable en condiciones alcalinas, y el enlace O-H en la ribosa lo hace más reactivo que el ADN, que es relativamente estable. Debido a su estabilidad, el ADN se utiliza para almacenar información biológica en una célula. Es importante que estas instrucciones no sean cambiadas o mutadas, y los cambios son menos probables con el ADN en comparación con el ARN.
Otra gran diferencia entre el ADN y el ARN es que el ADN generalmente se presenta como dos largas hebras entrelazadas que forman la famosa hélice de ADN de doble cadena. La clave para que esta estructura de doble hélice pueda formarse es que las bases se emparejan de una manera definida. En el ADN, A siempre se empareja con T y G con C.
El ARN suele ser una hebra simple de nucleótidos conectados entre sí. A pesar de que es de cadena simple, sus bases aún se emparejan: A con U y G con C. Este emparejamiento es a veces importante dentro de la hebra de ARN por varias razones. Permite que la molécula forme formas tridimensionales y facilita el emparejamiento de ARN con ADN en el proceso de transcripción, así como el emparejamiento entre ARN en el proceso de traducción.
¿Cuál es la función del ARN?
El ARN desempeña varios roles críticos en la célula. Una de las funciones más importantes del ARN es convertir la información en ADN en proteínas que luego pueden llevar a cabo el trabajo codificado en las instrucciones genéticas de la célula. También es importante en regular cuándo, dónde y en qué medida se debe leer un gen en una célula.
Transcripción
Para seguir las instrucciones en el ADN, una célula debe primero copiar un gen en una forma de ARN llamada ARN mensajero (ARNm). Este proceso, que produce ARN a partir de ADN, se llama transcripción. Durante la transcripción, un número de proteínas diferentes en una célula trabajan juntas para leer el gen, pero la proteína clave es la ARN polimerasa.
En el primer paso, la iniciación, la ARN polimerasa se une al ADN cerca de un gen. En el siguiente paso, la elongación, la ARN polimerasa comienza a copiar el ADN en ARN utilizando el apareamiento de bases. Por ejemplo, si hay una T en la cadena de ADN, la polimerasa añadirá una A a la cadena de ARN. Esto continúa a lo largo de toda la longitud del gen (a menudo miles de bases). Eventualmente, la polimerasa deja de hacer ARN y se separa del ADN. Este último proceso se llama terminación.
En eucariotas, el ARN se procesa antes de pasar al siguiente paso. En un proceso llamado empalme, un gran complejo proteico llamado espliceosoma elimina piezas de ARN llamadas intrones a lo largo del ARN. Otras proteínas añaden una tapa protectora al principio del ARN y una larga cadena de nucleótidos de adenina llamada cola poliadenilada en el otro extremo. Estos ayudan a prevenir que el ARN sea degradado por enzimas en la célula y también facilitan su transporte al citoplasma.
Este ARN procesado, ahora llamado ARN mensajero, está listo para ser traducido en una proteína.
Traducción
En muchos casos, la información contenida en el ADN necesita ser traducida a una proteína para que las instrucciones sean llevadas a cabo. Este proceso de traducción utiliza tres tipos diferentes de ARN: ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr) y ARN de transferencia (ARNt).
Después de que el ARNm es sintetizado y procesado, la nueva copia de ARNm del gen sale del núcleo y se une a una estructura en el citoplasma llamada ribosoma, para comenzar el proceso de traducción. El ribosoma está compuesto por muchas proteínas diferentes y ARNr. Durante la traducción, el ribosoma 'lee' tres nucleótidos de la secuencia de ARNm a la vez. Cada una de estas secuencias de tres nucleótidos, conocidas como codones, se empareja con un anticodón, una secuencia complementaria de tres nucleótidos que se encuentra en las moléculas de ARNt.
Diferentes anticodones se encuentran en el extremo de cada molécula de ARNt. Y en el otro extremo, las moléculas de ARNt están unidas a un aminoácido específico. Así, el emparejamiento de bases complementarias entre el ARNm y el ARNt permite que la secuencia de nucleótidos en el ARNm sea convertida, o traducida, en una secuencia de aminoácidos.
Por ejemplo, si hay un codón UUU en la molécula de ARNm, una molécula de ARNt con el anticodón AAA se empareja con él. Esta molécula de ARNt trae un aminoácido específico al ribosoma, fenilalanina. Este proceso de emparejamiento de codón y anticodón continúa, y los aminoácidos se enlazan entre sí, uno tras otro, para formar la proteína. La proteína puede entonces ir y realizar su función.
Otras Funciones del ARNm
Además de los tres tipos de ARNm descritos anteriormente, existen muchos ARN adicionales que desempeñan otros roles importantes. Por ejemplo, el microARN (miARN) es un tipo pequeño de ARN que puede unirse al ARNm y afecta su capacidad para ser traducido. Los microARN son importantes para asegurar que los genes solo se expresen en el momento adecuado y en el tipo celular correcto.
Otro tipo de ARN llamado ARN nuclear pequeño (snARN) asiste durante el proceso de empalme. Otros ARN importantes incluyen ARN largos no codificantes (lncARN) que, al igual que los miARN, parecen desempeñar un papel importante en la expresión génica y ribozimas (moléculas de ARN que se comportan como proteínas).
Mundo del ARN
Muchos científicos piensan que el ARN fue una molécula clave cuando la vida comenzó hace aproximadamente 3.8 mil millones de años. Una gran razón por la que piensan esto es que el ARN puede almacenar información como el ADN y puede realizar algunas de las funciones que las proteínas pueden. En esta teoría, el ADN y las proteínas vinieron después. Así que sin ARN, podría no haber habido vida en la Tierra.
