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ADN y ARN Diferencias

ADN y ARN

El ADN es el  componente específico y esencial para cada ser vivo en la Tierra. También se descubrió que en todos, desde los insectos hasta las plantas, desde las bacterias hasta los humanos, se construyó de la misma manera. Esta presencia común de ADN en todos los organismos vivos proporciona una muy buena base para la teoría de un antepasado común a los orígenes de la diversidad de la vida en la Tierra.

El ADN es un poco como un libro de instrucciones que indicaría cómo construir un ser vivo. Las subpartes del ADN, los genes, por lo tanto, determinan nuestras características específicas, como el color de nuestros ojos, la longitud de nuestra nariz, etc.

Sin embargo, si los genes dan las directrices, los trabajadores de la realización de un ser vivo, son las proteínas. Las proteínas son moléculas complejas compuestas por varias sub unidades llamadas aminoácidos. El número y el orden de ensamblaje de estos aminoácidos son específicos de cada proteína; también están determinados por las instrucciones del ADN.

Cuando hablamos de ADN, la primera imagen que viene a la mente es el de dos serpientes entrelazadas y conectados por una serie de líneas o la de una larga cadena de bolas de colores. Las serpientes son en realidad las dos cadenas de nucleótidos que componen el ADN y las líneas entre ellas, enlaces reales, químicos. Los nucleótidos siempre constan de tres partes, un azúcar (S), un grupo fosfato (P) y una base (B). Sólo las bases pueden diferenciar nucleótidos de cada uno porque los otros dos elementos, el azúcar como el grupo fosfato, son idénticos para todos los nucleótidos. Hay cuatro bases diferentes, a menudo asociadas con las letras A, T, C y G.

Para formar una cadena, los nucleótidos se unen entre sí usando azúcares y grupos fosfato. Para unir dos canales, las bases se unen. La A siempre se pega con la T y la C siempre con la G. Cuando finalmente las cadenas de nucleótidos son lo suficientemente largas, el ADN comienza a replegarse sobre sí mismo y adquiere la forma serpentina que uno le conoce.

ARN, el intermediario entre el ADN y las proteínas

ARN es una molécula que es muy similar al ADN, tanto por su estructura por su nombre ( unCIDE r ibo n ucléique). Sirve como base para la formación de proteínas en todos los seres vivos. Hecho en el modelo de ADN, la molécula de ARN actúa como un intermediario entre el ADN y las proteínas.

El primer paso para obtener una proteína es la transformación del ADN en ARN. Esta transformación podría compararse con la traducción de un texto de un idioma a otro.

Tres diferencias estructurales distinguen el ADN del ARN. Se describen en la siguiente tabla:

especificaciones DNA ARN
Nombre del azúcar usado Desoxirribosa
(para la “D” del ADN)
Ribosa
(para la “R” de ARN)
Nombres de las cuatro bases de datos utilizadas A (adenina) A (adenina)
T (timina) U (uracilo)
C (citosina) C (citosina)
G (guanina) G (guanina)
Número de canales 2 1

Definición de ADN y ARN

El ADN es la que lleva  la información genética de una célula y consiste en miles de genes. Cada gen sirve como una receta sobre cómo construir una molécula de proteína. Las proteínas realizan tareas importantes para las funciones de la célula o sirven como bloques de construcción. El flujo de información de los genes determina la composición de la proteína y, por lo tanto, las funciones de la célula.

El ADN es el que está situado en el núcleo, organizado en cromosomas. Cada célula debe contener la información genética y, por lo tanto, el ADN se duplica antes de que una célula se divida ( replicación ). Cuando se necesitan proteínas, los genes correspondientes se transcriben en ARN ( transcripción ). El ARN se procesa primero para que las partes no codificadas se eliminen ( procesen) y luego se transporten fuera del núcleo ( transporte ). Fuera del núcleo, las proteínas se construyen sobre la base del código en el ARN ( traducción ).

El documento tiene dos niveles, básico y avanzado. Esta página es una introducción a ambos niveles. Comienzas en el nivel básico, luego puedes avanzar si quieres más información y más profunda.

Cuando el ADN se convierte en ARN

La información contenida en los genes se utilizará para hacer que miles de proteínas participen en el funcionamiento de la célula. El primer paso en la expresión de un gen es copiar su información en forma de una molécula muy cercana al ADN, ácido ribonucleico o ARN.

La principal diferencia entre el ADN y el ARN es la presencia de un átomo de oxígeno adicional a cada uno de los nucleótidos del ARN . Esta adición proporciona una mayor flexibilidad al ARN, lo que le permite plegarse sobre sí mismo para formar hélices. Debido a sus propiedades estructurales, el ARN toma una amplia variedad de formas y asegura una variedad de funciones en la célula. El ADN, por otro lado, es más estático y estable, y su función esencial es el almacenamiento de información en forma de una hélice bicatenaria. Otro cambio: en el ARN, la timina (T) se reemplaza por uracilo (U).

Durante la transcripción del gen, una de las cadenas de ADN se transcribe en secuencia de ARN mediante un complejo de una docena de proteínas, la ARN polimerasa ( enlace a la animación ). Esta copia, llamada ARN mensajero ( ARNm ), está destinada a la planta de fabricación de proteínas y proporciona la receta (secuencia de ensamblaje) de la proteína codificada por el gen.

La traducción del gen en proteína

El ribosoma, un enorme complejo proteico, traduce el ARN mensajero en proteína, el último paso importante para convertir la información genética en una herramienta funcional.

El mensaje transportado por el ARN y su traducción a la forma de proteína es proporcionado por el ribosoma, una de las máquinas celulares más complejas. El ribosoma consiste en tres moléculas de ARN y más de cincuenta proteínas. Su papel es la decodificación de una información escrita con cuatro letras -A, C, G, T del ADN , luego A, C, G, U del ARN- a un alfabeto de veinte letras: los veinte aminoácidos proteínas componentes Realiza esta operación leyendo la secuencia del ARN en grupos de tres bases, cada triplete o codón indica un aminoácido de la secuencia de la proteína que se está fabricando.

La correspondencia entre codones y aminoácidos está definida por el código genético y se expresa a través de una familia de ARN particular, los ARN de transferencia ( ARNt ). Cada ARNt contiene la secuencia complementaria de un codón, el anticodón, y lleva en su extremo el aminoácido correspondiente. Por lo tanto, cuando el ribosoma encuentra un nuevo codón, el tRNA se une a él por su anticodón y proporciona al ribosoma el siguiente aminoácido que se incorporará en la proteína durante la fabricación.

Diferencias entre ADN y ARN

Diferencias entre ADN y ARN

Existen numerosas diferencias entre el ADN y el ARN. Las más importantes se refieren a la presencia de diferentes glucosas en las moléculas de ambas. Ribosa en al ARN y desoxirribosa en el ADN. De aquí vienen sus nombres:

ADN : ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
ARN : ÁCIDO RIBONUCLEICO.

1 – A pesar de que el ADN y el ARN consisten en unidades repetidas de nucleótidos, como hemos visto antes, la diferencia está en la glucosa. Por lo demás, el ARN una gama mucho más amplia de ácidos nucleicos, unas 4 veces más grande comparado con el ADN. Esta singularidad del ARN le confiere una mayor capacidad para asumir diferentes formas y funciones.

2 – El ADN lleva a cabo la parte más importante, que es la de seleccionar el código genético que se va a transmitir a la siguiente generación, y el ARN va  a ser el encargado de transmitir dicho código, digamos que el ADN lo escribe y el ARN lo transporta. El ADN funciona en dos fases y el ARN en una sola fase, pero los dos son de una importancia crítica para la evolución y ambos se necesitan el uno del otro.

3 – La desoxirribosa en el ADN contiene enlaces CH por lo que es más estable y reacciona menos en condiciones alcalinas. El ADN resulta muy difícil de atacar por enzimas u otras sustancias perjudiciales. En cambio, la diferencia con la ribosa, es que es más reactiva con enlaces C-OH y no es tan estable en condiciones alcalinas, lo que le confiere una gran vulnerabilidad a los ataques de enzimas o la exposición a rayos ultravioletas.

4 – Tanto el ADN como el ARN son ácidos nucleicos, pero tienen algunas diferencias básicas. Tal y como hemos explicado antes, el ADN agrupa sus proteínas en forma de hélices pero a pares, siendo una doble cadena, mientras que el ARN, forma una hélice simple.

5 – La misión final del ADN es la de llevar a cabo el almacenamiento a largo plazo y la trasferencia al futuro vástago de la información genética. El ARN, por otra parte, realiza la función de mensajero entre el ADN y los ribosomas.

6 – El ADN se encuentra siempre en el núcleo, en cambio el ARN puede encontrarse tanto en el núcleo como en el citoplasma.

Resulta curioso saber que los rasgos de una persona están directamente relacionados con el ADN y el ARN. No cabe duda de que ambos son decisivos para la propia evolución de las especies y forman parte de la clave de la vida.

Podemos resumir las anteriores diferencias en estas 4 diferencias principales:

  • – El ARN usa ribosa y el ADN desoxirribosa
  • – El ADN tiene doble cadena de hélice y el ARN cadena simple
  • – El ADN es estable en condiciones alcalinas, pero al ARN no lo es.
  • – El ADN almacena y guarda la información genética, pero el ARN hace de mensajero.

Función de ADN y ARN

Función de ADN y ARN

Hay muchas familias de ARN ( rRNA , mRNA , tRNA , siRNA, miRNA, snRNA …), cada uno de los cuales tiene una estructura o función particular:

  • los ARN mensajeros (ARNm) servirán como plantilla para la síntesis de proteínas ;
  • Los ARN ribosomales (ARNr) se usan en los ribosomas , junto con las proteínas ribosomales;
  • los ARNs de transferencia (ARNt) llevan aminoácidos y permiten su incorporación a las proteínas;
  • ARN interferentes (ARNip, miARN, etc.) regulan la expresión del gen dirigiéndose a la degradación de ARN mensajeros específicos o inhibiendo la traducción de proteínas.
Existen otras familias y se descubren regularmente nuevas clases (ARNsno, ARNnc, …).

En algunos virus (el virus del mosaico del tabaco, el VIH, etc.), el ARN constituye el genoma(mientras que en la gran mayoría de los organismos, es el ADN el que cumple esta función).

Los biólogos en la década de 1940 tenían dificultades para aceptar el ADN como material genético debido a la aparente simplicidad de su química. Se sabía que el ADN era un polímero largo compuesto solo de cuatro tipos de subunidades, que se asemejan químicamente. A principios de la década de 1950, el ADN se examinó por primera vez mediante análisis de difracción de rayos X, una técnica para determinar la estructura atómica tridimensional de una molécula.

Los primeros resultados de difracción de rayos X indicaban que el ADN estaba compuesto por dos cadenas del polímero enrolladas en una hélice. La observación de que el ADN era bicatenario tenía una importancia crucial y proporcionó una de las principales pistas que condujeron a la estructura del ADN de Watson-Crick. Solo cuando se propuso este modelo, se puso de manifiesto el potencial del ADN para la replicación y la codificación de la información. En esta sección examinamos la estructura de la molécula de ADN y explicamos en términos generales cómo puede almacenar información hereditaria.

Estructuras de ADN y ARN

Estructuras de ADN y ARN

Los ADN y ARN  tienen una estructura primaria, secundaria y terciaria análoga a la clasificación de la estructura de la proteína. La secuencia de bases en la cadena de ácido nucleico da la estructura primaria de ADN o ARN.

El apareamiento de bases de nucleótidos complementarios da la estructura secundaria de un ácido nucleico. En un ADN o ARN bicatenario, esto se refiere al emparejamiento de Watson-Crick de cadenas complementarias. En un ARN o ADN monocatenario, los pares de bases intramoleculares entre pares de bases complementarias determinan la estructura secundaria de la molécula. Por ejemplo, la estructura de hoja de trébol de la figura2a proporciona la estructura secundaria de los ARN de transferencia,

Las regiones de la estructura secundaria no tienen que formarse entre secuencias que están muy juntas. Por ejemplo, el emparejamiento de bases entre las secuencias en los extremos 5 ‘y 3’ forma el vástago aceptor del ARN de transferencia. La estructura terciaria de un ácido nucleico se refiere a la disposición tridimensional del ácido nucleico, es decir, la disposición de la molécula en el espacio, como en la estructura terciaria del ARNt.

Estructuras de azúcar en ADN y ARN

Aunque el ARN y el ADN son similares en sus propiedades generales, la presencia del grupo 2′-hidroxilo de la ribosa en el ARN y su reemplazo por la 2′-desoxirribosa en el ADN contribuyen en gran medida a las diferentes propiedades químicas del ADN y el ARN. El grupo 2′-hidroxilo hace que el ARN sea susceptible a la hidrólisis alcalina en soluciones de pH superior a nueve o más. Por el contrario, los enlaces entre el azúcar y las bases de purina del ADN se rompen más fácilmente en condiciones de pH bajo que los del ARN.
El grupo 2′-hidroxilo afecta la estructura terciaria del ARN.

Primero, la conformación del azúcar es diferente entre ADN y ARN. En segundo lugar, el grupo 2′-hidroxilo proporciona funciones donantes y aceptoras de enlaces de hidrógeno para la formación de enlaces de hidrógeno. Estos enlaces de hidrógeno son importantes en la formación de la estructura terciaria de un ARN y no están disponibles para el ADN. Aunque el ADN monocatenario tiene cierta estructura terciaria, esta estructura no suele ser tan estable como la de un ARN de la misma secuencia.

Estructura de ADN

El apareamiento de bases Watson-Crick de las dos cadenas determina en gran medida la estructura secundaria del ADN . Todos los ADN que se producen de forma natural son de doble cadena, al menos durante algunas de sus vidas. El ADN bicatenario es una estructura bastante uniforme, y la necesidad de una estructura regular es una forma de detectar cambios en el ADN (mutaciones genéticas).

El hecho de que los pares de bases A-T y los pares de bases G-C tengan tamaños muy similares significa que no existen “protuberancias” o “espacios vacíos” dentro de la doble hélice. Un lugar irregular en la doble hélice significa que algo está mal con la estructura, y esto señala la necesidad de que los sistemas de reparación de ADN arreglen el daño.
El par de bases A-T tiene dos enlaces de hidrógeno; cada base sirve como H-donante para un enlace y como H-receptor para el otro.

El par de bases G-C tiene tres enlaces de hidrógeno; G es un aceptor para uno para estos y un donante para dos. Esto tiene importantes consecuencias para la fusión térmica de los ADN, que depende de su composición de base.

La fusión térmica se refiere al calentamiento de una solución de ADN hasta que las dos cadenas de ADN se separan, como se muestra en la Figura 4. Por el contrario, una molécula bicatenaria se puede formar a partir de rodales únicos complementarios.

La formación de fusión y hélice de ácidos nucleicos a menudo se detecta por la absorbancia de la luz ultravioleta . Este proceso se puede entender de la siguiente manera: las bases apiladas se blindan mutuamente de la luz. Como resultado, la absorbancia de la luz UV cuya longitud de onda es de 260 nanómetros (A 260 ) de un ADN de doble hélice es menor que la del mismo ADN, cuyas cadenas están separadas (la espiral aleatoria). Este efecto se llama hipocromicidad (menos color) del ADN de doble hélice.

Si se calienta un ADN bicatenario, los filamentos se separan. La temperatura a la que el ADN se encuentra a medio camino entre la estructura bicatenaria y la aleatoria se denomina temperatura de fusión (T m ) de ese ADN. La T m de un ADN depende de la composición de la base. Los pares de bases G-C son más fuertes que los pares de bases A-T; por lo tanto, los ADN con un alto contenido de G + C tienen un mayor T m de hacer los ADN con un contenido de A + T superior. Por ejemplo, el ADN humano, que está cerca del 50 por ciento de G + C, podría derretirse a 70 °, mientras que el ADN de la bacteria Streptomyces, que tiene cerca del 73 por ciento de G + C, podría derretirse a 85 °. La T mde un ADN también depende de la composición del disolvente.

La alta fuerza iónica -por ejemplo, una alta concentración de NaCl- promueve el estado bicatenario (aumenta la T m ) de un ADN dado porque la mayor concentración de iones sodio positivos enmascara la carga negativa de los fosfatos en la cadena principal del ADN. Finalmente, la T m de un ADN depende de qué tan bien coincidan sus bases. Una doble cadena de ADN sintético hecho con algunos pares de bases no coincidentes tiene una menor T men comparación con un ADN completamente bicatenario. Esta última propiedad es importante en el uso de ADN de una especie para detectar secuencias de ADN similares de otra especie. Por ejemplo, el ADN que codifica una enzima de células humanas puede formar dobles hélices con secuencias de ADN de ratón que codifican la misma enzima; sin embargo, las hebras dobles de ratón-ratón y humano-humano se fundirán a una temperatura más alta que las hélices dobles de ADN híbrido humano-ratón.

Las reacciones directas con ADN sirven como base molecular para la acción de varios fármacos antitumorales. El cáncer es principalmente una enfermedad de crecimiento celular descontrolado, y el crecimiento celular depende de la síntesis de ADN. Las células cancerosas a menudo son más sensibles que las células normales a los compuestos que dañan el ADN. Por ejemplo, el fármaco antitumoral cisplatino reacciona con bases de guanina en el ADN y los antibióticos de daunomicina actúan insertándose en la cadena de ADN entre los pares de bases. En cualquier caso, estos eventos bioquímicos pueden conducir a la muerte de una célula tumoral.

Estructura terciaria del ADN

La doble hélice de ADN puede organizarse en el espacio, en una disposición terciaria de los hilos. Las dos cadenas de ADN se enrollan una alrededor de la otra. En un ADN circular cerrado covalentemente , esto significa que las dos cadenas no pueden separarse. Debido a que las cadenas de ADN no se pueden separar, el número total de vueltas en una molécula dada de ADN circular cerrado es una constante, llamada número de enlace , o Lk . El número de enlace de un ADN es un número entero y tiene dos componentes, el giro ( Tw ), o el número de vueltas helicoidales del ADN, y el Writhe ( Wr ), o el número de vueltas superenrrolladasen el ADN. Como L es una constante, la relación puede mostrarse mediante la ecuación:

Normalmente, este ADN tendría un número de enlace igual a 25, por lo que está subdoblado . Las estructuras de doble hélice de ADN en la figura anterior tienen el mismo valor de Lk; sin embargo, el ADN puede ser superenrrollado, con los dos “underwindings” tomados por los supercoils negativos. Esto es equivalente a dos “vueltas” de ADN monocatenario y no supercoils. Esta interconversión de giros helicoidales y superhelicoidales es importante en la transcripción y regulación de genes.

Las enzimas llamadas ADN topoisomerasas alteran a Lk, el número de unión de un ADN, mediante un proceso de unión y ruptura de enlace. Los ADN naturales tienen supercoils negativos; es decir, están “subdesarrollados”. Las topoisomerasas tipo I (a veces llamadas “enzimas de cierre de mellas”) llevan a cabo la conversión de ADN negativamente superenrrollado en ADN relajado en incrementos de un turno. Es decir, aumentan Lk en incrementos de uno hasta un valor final de cero. Las topoisomerasas tipo I son independientes de la energía, ya que no requieren ATP para sus reacciones.

Algunos medicamentos antitumorales, incluida la campotecina, se dirigen a la enzima eucariota topoisomerasa I. Tipo IILas topoisomerasas (a veces llamadas giroscopias de ADN) reducen Lk en incrementos de dos. Estas enzimas son dependientes de ATP y alterarán el número de enlace de cualquier ADN circular cerrado. El antibiótico ácido naladixico, que se usa para tratar infecciones del tracto urinario, se dirige a la enzima procariota. Las topoisomerasas tipo II actúan sobre ADN que se producen naturalmente para hacer que se superenrollen. Las topoisomerasas desempeñan un papel esencial en la replicación y transcripción del ADN.

 

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El ADN es este componente específico y esencial para cada ser vivo en la Tierra. También se descubrió que en todos, desde los insectos hasta las plantas, desde las bacterias hasta los humanos, se construyó de la misma manera. Esta presencia común de ADN en todos los organismos vivos proporciona una muy buena base para la teoría de un antepasado común a los orígenes de la diversidad de la vida en la Tierra.
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