Estructura y función del ADN y del ARN (Tabla)

Es bien sabido que todas las formas de materia viva, desde virus a animales altamente organizados (incluyendo humanos), tienen un aparato hereditario único. Está representado por moléculas de dos tipos de ácidos nucleicos: desoxirribonucleico y ribonucleico. En estas sustancias orgánicas, la información que se transmite desde el padre a la descendencia durante la reproducción se codifica. En este trabajo estudiaremos tanto la estructura como las funciones del ADN y del ARN en una célula y consideraremos también los mecanismos subyacentes a los procesos de transferencia de las propiedades hereditarias de la materia viva.

Como resultó, las propiedades de los ácidos nucleicos, aunque tienen algunas características comunes, sin embargo difieren en muchos aspectos. Por lo tanto, se comparan las funciones de ADN y ARN, llevadas a cabo por estos biopolímeros en las células de diferentes grupos de organismos. La tabla presentada en el artículo ayudará a entender cuál es su diferencia fundamental.

Ácidos nucleicos – biopolímeros complejos

Los descubrimientos en el campo de la biología molecular ocurridos a principios del siglo XX, en particular la decodificación de la estructura del ácido desoxirribonucleico, sirvieron de impulso para el desarrollo de la citología moderna, la genética, la biotecnología y la ingeniería genética. Desde el punto de vista de la química orgánica, el ADN y el ARN son sustancias de alto peso molecular que consisten en unidades repetidamente repetitivas – monómeros, también llamados nucleótidos. Se sabe que están conectados entre sí, formando cadenas capaces de auto-organización espacial.

Tales macromoléculas de ADN a menudo se unen a proteínas especiales que tienen propiedades especiales llamadas histonas. Los complejos de nucleoproteínas forman estructuras especiales – nucleosomas, que, a su vez, son parte de los cromosomas. Los ácidos nucleicos pueden encontrarse tanto en el núcleo como en el citoplasma de la célula, estando presentes en algunos de sus organelos, por ejemplo, mitocondrias o cloroplastos.

Estructura espacial de la sustancia de la herencia

Para entender las funciones de ADN y ARN, es necesario comprender a fondo las características de su estructura. Al igual que las proteínas, ácidos nucleicos, varios niveles de organización de las macromoléculas son inherentes. La estructura primaria está representada por cadenas de polinucleótidos, las configuraciones secundaria y terciaria se autocontratan debido al tipo de enlace covalente emergente. Un papel especial en el mantenimiento de la forma espacial de las moléculas pertenece a los enlaces de hidrógeno, así como a las fuerzas de Van der Waals de interacción. Como resultado, se forma una estructura de ADN compacta, denominada superenrollado.

Monómeros de ácidos nucleicos

La estructura y las funciones del ADN, ARN, proteínas y otros polímeros orgánicos dependen tanto de la composición cualitativa como cuantitativa de sus macromoléculas. Ambos tipos de ácidos nucleicos consisten en elementos estructurales llamados nucleótidos. Como es sabido del curso de la química, la estructura de una sustancia afecta necesariamente su función. El ADN y el ARN no son una excepción. Resulta que el tipo de ácido en sí y su papel en la célula dependen de la composición de nucleótidos. Cada monómero contiene tres partes: una base nitrogenada, un carbohidrato y un resto de ácido ortofosfórico. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas para el ADN: adenina, guanina, timina y citosina. En moléculas de ARN, serán respectivamente adenina, guanina, citosina y uracilo. El carbohidrato está representado por varios tipos de pentosa. En el ácido ribonucleico está la ribosa, y en el ADN – su forma desoxigenada, llamada desoxirribosa.

Características del ácido desoxirribonucleico

Primero examinaremos la estructura y funciones del ADN. RNA, que tiene una configuración espacial más simple, será estudiado por nosotros en la siguiente sección. De este modo, dos cadenas de polinucleótidos se mantienen unidas mediante la repetición repetida de enlaces de hidrógeno formados entre las bases nitrogenadas. En el par "adenina – timina" hay dos, y en el par "guanina – citosina" – tres enlaces de hidrógeno.

La correspondencia conservadora de bases de purina y pirimidina fue descubierta por E. Churgaff y fue llamada el principio de complementariedad. En una sola cadena, los nucleótidos están unidos entre sí por enlaces fosfodiéster formados entre la pentosa y el resto de ácido ortofosfórico de una serie de nucleótidos localizados. La forma espiral de ambas cadenas se mantiene mediante enlaces de hidrógeno que se forman entre los átomos de hidrógeno y oxígeno del nucleótido. Estructura terciaria superior (superenrollada) – es típica para el ADN nuclear de células eucariotas. En esta forma, está presente en la cromatina. Sin embargo, las bacterias y los virus que contienen ADN tienen ácido desoxirribonucleico, no asociados con proteínas. Está representado por una forma anular y se denomina un plásmido.

El mismo tipo tiene mitocondrias de ADN y cloroplastos – organelos de células vegetales y animales. A continuación, vamos a averiguar cuál es la diferencia entre las funciones de ADN y ARN. La siguiente tabla nos mostrará estas diferencias en la estructura y propiedades de los ácidos nucleicos.

Ácido ribonucleico

La molécula de ARN consiste en una hebra de polinucleótido (las estructuras de doble hebra de algunos virus son una excepción), que puede encontrarse tanto en el núcleo como en el citoplasma celular. Existen varios tipos de ácidos ribonucleicos, los cuales difieren en estructura y propiedades. Por lo tanto, la información RNA tiene el mayor peso molecular. Se sintetiza en el núcleo de una célula en uno de los genes. La tarea del ARNm es transferir información sobre la composición proteica desde el núcleo hasta el citoplasma. La forma de transporte de ácido nucleico ata los monómeros de proteínas – aminoácidos – y los entrega al sitio de la biosíntesis.

Finalmente, el ARN ribosómico se forma en el nucleolo y participa en la síntesis de proteínas. Como puede ver, las funciones de ADN y ARN en el metabolismo celular son diversas y muy importantes. Dependerán, en primer lugar, de las células de las cuales los organismos son las moléculas de la sustancia de la herencia. Por lo tanto, en los virus, el ácido ribonucleico puede actuar como portador de información hereditaria, mientras que en las células de organismos eucariotas esta capacidad sólo tiene ácido desoxirribonucleico.

Funciones de ADN y ARN en el cuerpo

Por su valor, los ácidos nucleicos, junto con las proteínas, son los compuestos orgánicos más importantes. Conservan y transmiten las propiedades y características hereditarias del padre a la progenie. Vamos a determinar la diferencia entre las funciones del ADN y el ARN. La tabla a continuación mostrará estas diferencias con más detalle.

¿Cuáles son las características de la sustancia de la herencia de los virus?

Los ácidos nucleicos de los virus pueden adoptar la forma de espirales o anillos de cadena sencilla y doble. De acuerdo con la clasificación de D. Baltimore, estos objetos micromundos contienen moléculas de ADN que consisten en una o dos cadenas. El primer grupo incluye herpes patógenos y adenovirus, y el segundo grupo incluye, por ejemplo, parvovirus.

Las funciones de los virus de ADN y ARN son penetrar su propia información hereditaria en la célula, llevar a cabo reacciones de replicación de moléculas de ácido nucleico vírico y ensamblar partículas de proteína en los ribosomas de la célula huésped. Como resultado, todo el metabolismo celular está completamente subordinado a los parásitos, que, multiplicándose rápidamente, conducen a la célula a la muerte.

Los virus que contienen ARN

En virología, se acepta la división de estos organismos en varios grupos. Así, el primero incluye especies llamadas ARN de cadena sencilla (+). El ácido nucleico desempeña las mismas funciones que el ARN de información de las células eucariotas. El otro grupo incluye el ARN (-) monocatenario. En primer lugar, sus moléculas transcriben, resultando en la aparición de moléculas (+) ARN, y éstas, a su vez, sirven como matriz para el ensamblaje de proteínas virales.

Sobre la base de todo lo anterior, para todos los organismos, incluidos los virus, las funciones de ADN y ARN se caracterizan brevemente como sigue: almacenamiento de rasgos hereditarios y propiedades del organismo y posterior transferencia a su descendencia.