Ácido ribonucleico o ARN
Composición y estructura general
Por su composición, puede definirse químicamente como un polirribonucleótido de adenina, guanina, citosina y uracilo. A esta diferencia química con el ADN, hay que añadir que su estructura molecular es monocatenaria, es decir, que se trata de una sola cadena de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster en sentido 5′ -> 3′ y siempre de menor tamaño que el ADN.
Excepcionalmente, hay ARN bicatenario en ciertos virus que lo poseen como material genético. En el resto de los seres vivos, que tienen organización celular, siempre hay un contenido mayor de ARN que de ADN, y están presentes a la vez ambos ácidos (lo que no sucede en los virus).
Tipos de ARN: localización y función.
El ARN se puede encontrar en el núcleo de la célula eucariótica, en el citoplasma y en orgánulos como mitocondrias, cloroplastos y ribosomas. De acuerdo con esta distribución, y en relación con su función particular, se pueden considerar diferentes tipos de ARN. Todos tienen en común el hecho de que proceden del ADN por el proceso de transcripción, y el de participar de algún modo en una misma función general: son intermediarios de la biosíntesis de proteínas dirigida por el ADN.
Los tres tipos de mayor importancia son el ARN mensajero, el transferente y el ribosómico.
ARN mensajero (ARNm)
Es el que se encuentra en menor proporción (menos del 5% del ARN celular), pero puede ser el de mayor longitud, aunque esta es muy variable y depende de la cantidad de información que reproduzca del ADN.
Su función consiste en copiar y transmitir el mensaje genético, almacenado en la secuencia de bases de una de las dos cadenas del ADN cromosómico, hasta los ribosomas, el lugar de la célula donde tal información se interpreta o traduce como secuencia de aminoácidos de una proteína. Por tanto, se localiza inicialmente en el núcleo, donde se asocia a proteínas, para luego pasar al citoplasma; finalmente, lo encontramos unido a los ribosomas. Cumplida su función de mensajero, se degrada.
Además, en el núcleo se pueden encontrar multitud de fragmentos de ARN que reciben en conjunto el nombre de ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) y que son los precursores de diferentes ARN mensajeros que han de sufrir un proceso posterior de maduración antes de salir al citoplasma.
ARN ribosómico (ARNr)
Es el más abundante (algo más del 75% del total) y el de mayor tamaño y peso molecular. Se localiza en los ribosomas, a los que da nombre, pues es su componente mayoritario (en torno al 60%). Está asociado a proteínas y proporciona la estructura a cada una de las dos subunidades de aspecto globoso de las que constan estos orgánulos. Así crean el ambiente molecular adecuado para que en ellos se instale el ARNm y los aminoácidos que participarán en la síntesis de las proteínas. Existen varios tipos de ARNr que se diferencian por su tamaño, y reciben distintos nombres según la velocidad a la que sedimentan al someterse a ultracentrifugación.
Existe un ARN nucleolar (ARNn), localizado en el nucléolo, dentro del núcleo celular, que. en realidad, forma parte sólo transitoriamente de él, pues se trata de un precursor que se escinde y da lugar a varios tipos de ARN ribosómicos.
ARN transferente (ARNt)
Se encuentra disperso por el citoplasma, constituye en torno al 15% del total de ARN y es el de menor peso molecular, ya que consta de tan solo 70 a 90 nucleótidos, algunos raros.
Su estructura es muy característica, pues la cadena se pliega sobre sí misma por el emparejamiento de bases complementarias y crea así cuatro zonas o brazos helicoidales, tres de los cuales terminan en un bucle con bases sin emparejar. El conjunto se puede considerar como una estructura secundaria y se conoce como estructura «en hoja de trébol»; esta sufre otro plegamiento superior y adquiere una estructura terciaria en forma de L.
El brazo en el que se encuentran los extremos 5′ y 3′, principio y final de la cadena, se llama brazo aceptor y termina siempre en tres nucleótidos, CCA-3′, donde se une un determinado aminoácido.
El brazo opuesto es el brazo anticodón, que posee un bucle en el que hay tres bases variables para cada tipo de ARNt; se llaman anticodón por ser complementarias de alguno de los posibles tripletes de bases del ARNm, llamados codones, a los que puede unirse por complementariedad mientras el ARNm se encuentra situado en los ribosomas.
Por tanto, la función de cada uno de los ARNt es la de transportar a un aminoácido específico de entre los veinte diferentes que pueden formar parte de las proteínas, según cual sea su anticodón, hasta los ribosomas, como si fueran «carretillas que llevan ladrillos». Allí se irán uniendo entre sí los aminoácidos para formar el edificio molecular de una proteína, siguiendo el orden que marcan las instrucciones contenidas en la secuencia de bases del ARNm, copia de uno de los genes que posee el ADN.
Otras funciones del ARN
Además de las funciones descritas, recordemos que hay moléculas de ARN con función catalizadora que reciben el nombre de ribozimas. Esto tiene gran importancia para entender el problema del origen de las primeras moléculas en el transcurso de la evolución bioquímica, pues la función del ADN como primer material genético requeriría la presencia de enzimas preexistentes y, precisamente, estas deben ser fabricadas a partir de un ADN también anterior. Se piensa que el ARN apareció antes que el ADN en el proceso evolutivo, y contaría con la función genética de almacén de información y la enzimática para su autoduplicación. Después, el ADN tomaría el relevo en la función genética y las proteínas en la enzimática, pasando los ARN, más inestables, a transmisores de la información en la síntesis de proteínas.