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4.4: ARN - Biología

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ARN, el otro ácido nucleico, así es como. Sin tRNA, mRNA y rRNA, no se pueden producir proteínas.

ARN

El ADN por sí solo no puede "decirle" a sus células cómo producir proteínas. Necesita la ayuda de ARN, ácido ribonucleico, el otro actor principal en el dogma central de la biología molecular. Recuerde, el ADN "vive" en el núcleo, pero las proteínas se producen en los ribosomas del citoplasma. ¿Cómo llega la información genética del núcleo al citoplasma? El ARN es la respuesta.

ARN frente a ADN

El ARN, como el ADN, es un ácido nucleico. Sin embargo, el ARN se diferencia del ADN de varias formas. Además de ser más pequeño que el ADN, el ARN también

  • consta de una cadena de nucleótidos en lugar de dos,
  • contiene uracilo (U) a base de nitrógeno en lugar de timina,
  • contiene el azúcar ribosa en lugar de desoxirribosa.

Tipos de ARN

Hay tres tipos principales de ARN, todos los cuales participan en la producción de proteínas.

  1. ARN mensajero (ARNm) copia las instrucciones genéticas del ADN en el núcleo y lleva las instrucciones al citoplasma.
  2. ARN ribosómico (ARNr) ayuda a formar ribosomas, el orgánulo donde se ensamblan las proteínas.
  3. Transferir ARN (ARNt) lleva los aminoácidos a los ribosomas, donde se unen para formar proteínas.

Se muestran los tres tipos de ARN y sus funciones: (1) el ARNm contiene el mensaje genético, (2) el ARNt transfiere los aminoácidos al ribosoma, (3) el ARNr es el componente principal del ribosoma. Se discutirán más sobre las funciones de los ARN en estos conceptos: "Transcripción de ADN a ARN", "Código genético" y "Traducción de ARN a proteína".

Resumen

  • El ARN se diferencia del ADN de varias formas.
  • Hay tres tipos principales de ARN: ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr) y ARN de transferencia (ARNt).
  • Cada tipo juega un papel diferente en la producción de proteínas.

Explora más

Utilice estos recursos para responder las siguientes preguntas.

Explora más I

  • ¿Qué es el ARN? en http://exploringorigins.org/rna.html.
  1. ¿Cuál es el papel del ARN?
  2. ¿Cuáles son los componentes de un nucleótido de ARN?
  3. ¿En qué se diferencia la estructura del ARN de la del ADN?
  4. ¿Cuál es la ventaja de ser monocatenario?

Revisar

  1. ¿Cuáles son los tres tipos principales de ARN? Describe sus roles.
  2. Compara y contrasta ADN y ARN.

Células de mamíferos pueden convertir segmentos de ARN de nuevo en ADN, revela una nueva investigación

Un equipo de investigadores de la Universidad Thomas Jefferson, Filadelfia, la Universidad del Sur de California, el Instituto de Investigación Beckman de la Ciudad de la Esperanza y la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York ha proporcionado la primera evidencia de que las secuencias de ARN se pueden escribir de nuevo en el ADN. una hazaña más común en virus que en células eucariotas.

Estructura ternaria de Polθ en una plantilla de cebador de ADN / ARN: (A) Polθ polimerasa (B) Extensión de ADN / ARN por Polθ y PolθΔL (C) Estructura de Polθ: ADN / ARN: ddGTP (D) superposición de Polθ: ADN / ARN (marino) y Polθ: ADN / ADN (naranja, 4x0q) los subdominios de los dedos y el pulgar se reconfiguran (E) superposición de Polθ: ADN / ARN (marino) y Polθ: ADN / ADN (naranja, 4x0q) destacando un 12- Å desplazamiento de K2181 (pulgar de caja azul) y un desplazamiento de 4,4 Å de E2246 (palma de caja gris) (F) superposición de ácidos nucleicos y ddGTP de Polθ: ADN / ARN: ddGTP y Polθ: ADN / ADN: estructuras de ddGTP (G ) arriba: densidad electrónica de ddGTP y terminación del cebador 3 ′ en Polθ: estructura de ADN / ARN abajo: imagen ampliada de la superposición de sitios activos, que ilustra una conformación diferente de ddGTP en Polθ: ADN / ARN (azul) y Polθ : Interacciones de complejos de ADN / ADN (salmón) (H) entre grupos ribosa 2'-hidroxilo de la plantilla de ARN y residuos en Polθ: estructura de ADN / ARN líneas discontinuas rojas, enlaces de hidrógeno (I) ADN / ARN utilizado para la cocristalización con Polθ y ddGTP (arriba) hay una fuerte densidad de electrones para cuatro pares de bases [nucleótidos ubicados en las posiciones 2 a 5 (subrayados) del ADN / ARN] y dos pares de bases resultantes de un ddGMP incorporado (2 ', 3' monofosfato de didesoxiguanosina ) (posición verde 1) y un ddGTP no incorporado unido (posición roja 0) en el sitio activo (arriba) interacciones entre Polθ y ácidos nucleicos en Polθ: interacciones de ADN / ARN: ddGTP (abajo) entre residuos y la cadena principal de fosfato, azúcar oxígeno, o nucleobase se muestran en azul, amarillo y verde, respectivamente se indican los enlaces de hidrógeno entre Polθ y ribosa 2'-grupos hidroxilo (residuos en recuadros) (J) interacciones entre Polθ y ácidos nucleicos en Polθ: DNA / DNA: ddGTP (4x0q) esquema de color idéntico a (I). Crédito de la imagen: Chandramouly et al., doi: 10.1126 / sciadv.abf1771.

"La realidad de que una polimerasa humana puede hacer esto con alta eficiencia plantea muchas preguntas".

"Por ejemplo, este hallazgo sugiere que los mensajes de ARN se pueden utilizar como plantillas para reparar o reescribir el ADN genómico".

En su estudio, el Dr. Pomerantz y sus colegas se centraron en una polimerasa muy inusual llamada polimerasa theta (Polθ).

De las 14 ADN polimerasas en células de mamíferos, solo tres hacen la mayor parte del trabajo de duplicar todo el genoma para prepararlo para la división celular.

Los 11 restantes están involucrados principalmente en la detección y reparación cuando hay una rotura o error en las hebras de ADN.

Polθ repara el ADN, pero es muy propenso a errores y comete muchos errores o mutaciones.

Los científicos notaron que algunas de las cualidades de Polθ eran las que compartía con otra máquina celular, aunque una más común en los virus y la transcriptasa inversa.

Al igual que Polθ, la transcriptasa inversa del VIH actúa como una ADN polimerasa, pero también puede unirse al ARN y volver a leer el ARN en una hebra de ADN.

En una serie de experimentos, los autores probaron Polθ contra la transcriptasa inversa del VIH, que es una de las mejor estudiadas de su tipo.

Demostraron que Polθ era capaz de convertir mensajes de ARN en ADN, lo que hizo tan bien como la transcriptasa inversa del VIH, y que en realidad hizo un mejor trabajo que al duplicar ADN en ADN.

Polθ fue más eficiente e introdujo menos errores al usar una plantilla de ARN para escribir nuevos mensajes de ADN que al duplicar ADN en ADN, lo que sugiere que esta función podría ser su propósito principal en la célula.

Usando cristalografía de rayos X, el equipo descubrió que esta molécula podía cambiar de forma para acomodar la molécula de ARN más voluminosa, una hazaña única entre las polimerasas.

"Nuestra investigación sugiere que la función principal de Polθ es actuar como una transcriptasa inversa", dijo el Dr. Pomerantz.

"En las células sanas, el propósito de esta molécula puede ser la reparación del ADN mediada por ARN".

"En las células enfermas, como las cancerosas, Polθ se expresa en gran medida y promueve el crecimiento de las células cancerosas y la resistencia a los medicamentos".

"Será emocionante comprender mejor cómo la actividad de Polθ en el ARN contribuye a la reparación del ADN y la proliferación de células cancerosas".


Biología celular molecular. 4ª edición.

Aunque el ADN almacena la información para la síntesis de proteínas y el ARN lleva a cabo las instrucciones codificadas en el ADN, la mayoría de las actividades biológicas las llevan a cabo las proteínas. Por tanto, la síntesis precisa de proteínas es fundamental para el correcto funcionamiento de las células y los organismos. En el capítulo 3 vimos que el orden lineal de los aminoácidos en cada proteína determina su estructura y actividad tridimensionales. Por esta razón, el ensamblaje de los aminoácidos en su orden correcto, codificados en el ADN, es la clave para la producción de proteínas funcionales.

Tres tipos de moléculas de ARN realizan funciones diferentes pero cooperativas en la síntesis de proteínas (figura 4-20):

Figura 4-20

Los tres roles del ARN en la síntesis de proteínas. El ARN mensajero (ARNm) se traduce en proteína por la acción conjunta del ARN de transferencia (ARNt) y el ribosoma, que está compuesto por numerosas proteínas y dos moléculas principales de ARN ribosómico (ARNr). [Adaptado de (más.)

El ARN mensajero (ARNm) transporta la información genética copiada del ADN en forma de una serie de códigos de tres bases & # x0201cwords & # x0201d, cada uno de los cuales especifica un aminoácido particular.

El ARN de transferencia (ARNt) es la clave para descifrar las palabras de código en el ARNm. Cada tipo de aminoácido tiene su propio tipo de ARNt, que lo une y lo lleva al extremo en crecimiento de una cadena polipeptídica si la siguiente palabra de código en el ARNm lo requiere. El tRNA correcto con su aminoácido adjunto se selecciona en cada paso porque cada molécula de tRNA específica contiene una secuencia de tres bases que puede emparejarse con su palabra de código complementaria en el mRNA.

El ARN ribosómico (ARNr) se asocia con un conjunto de proteínas para formar ribosomas. Estas estructuras complejas, que se mueven físicamente a lo largo de una molécula de ARNm, catalizan el ensamblaje de aminoácidos en cadenas de proteínas. También se unen a los ARNt y a varias moléculas accesorias necesarias para la síntesis de proteínas. Los ribosomas están compuestos por una subunidad grande y una pequeña, cada una de las cuales contiene su propia molécula o moléculas de ARNr.

La traducción es el proceso completo mediante el cual se usa la secuencia de bases de un ARNm para ordenar y unir los aminoácidos en una proteína. Los tres tipos de ARN participan en esta ruta esencial de síntesis de proteínas en todas las células. De hecho, el desarrollo de las tres funciones distintas del ARN fue probablemente la clave molecular del origen de la vida. En esta sección se analiza cómo cada ARN realiza su tarea específica, mientras que los eventos bioquímicos en la síntesis de proteínas y los factores proteicos necesarios se describen en la sección final del capítulo.


Ver el vídeo: What is RNA. Genetics. Biology. FuseSchool (Agosto 2022).