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Describimos ¿Cómo se puede transcribir el ADN al ARN?
TRANSCRIPCIÓN: DEL ADN AL ARN
- ¿Cuál podría ser otra forma de vida que no se base en el ADN? ¿En qué podría basarse esta vida?
- ¿Por qué las personas toman una prueba de ADN para rastrear a sus antepasados? ¿Cuál es la mayor motivación para hacerlo?
- ¿Qué país tiene menos legislación contra la creación de una base de datos de ADN total?
- ¿En qué medida la variación en el comportamiento está determinada por el ADN no codificante?
- ¿Qué compuestos químicos están contenidos en la unión de ADN y el tampón de lavado (para la purificación de ADN) y cómo funcionan?
Esta página da un vistazo simple a la estructura del ARN y cómo se usa la información en el ADN para producir ARN mensajero. Está diseñado para estudiantes de química de 16 a 18 años, y si está haciendo biología o bioquímica, probablemente necesitará más detalles de los que ofrece esta página.
La estructura del ARN.
La función del ARN mensajero en la célula.
Probablemente sabrá que la secuencia de bases en el ADN lleva el código genético . Dispersos a lo largo de la molécula de ADN hay secuencias de bases particularmente importantes conocidas como genes . Cada gen es una descripción codificada para hacer una proteína particular.
Pasar del código en el ADN a la proteína final es un proceso muy complicado.
El código primero se transcribe (“copia”, aunque con una diferencia importante, ver más adelante) al ARN mensajero. Eso luego viaja fuera del núcleo de la célula (donde se encuentra el ADN) al citoplasma de la célula. El citoplasma contiene esencialmente todo lo demás en la célula, aparte del núcleo. Aquí se lee el código y la proteína se sintetiza con la ayuda de otras dos formas de ARN: el ARN ribosómico y el ARN de transferencia. Hablaremos mucho más sobre eso en una página posterior.
Voy a tomar este complicado proceso con mucha suavidad, ¡un poco a la vez!
¿Cómo difiere el ARN mensajero del ADN?
Hay varias diferencias importantes.
Longitud
El ARN es mucho más corto que el ADN. El ADN contiene el código para producir muchas proteínas diferentes. El ARN mensajero contiene la información para crear una sola cadena polipeptídica, en otras palabras, para una sola proteína, o incluso solo una parte de una proteína si está compuesta por más de una cadena polipeptídica.
Estructura general
El ADN tiene dos cadenas dispuestas en una doble hélice. El ARN consiste en una sola cadena.
El azúcar presente en la columna vertebral de la cadena.
El ADN (ácido desoxirribonucleico) tiene una columna vertebral de grupos alternos de desoxirribosa y fosfato. En el ARN (ácido ribonucleico), el azúcar ribosa reemplaza a la desoxirribosa.
Si ha leído esta secuencia de páginas desde el principio, ya habrá notado la diferencia entre estos dos azúcares. Pero para recordarte. . .
La única diferencia es la presencia de un grupo -OH en el átomo de carbono 2 ‘en ribosa.
El ARN utiliza la base de uracilo (U) en lugar de timina (T)
La estructura del uracilo es muy similar a la de la timina.
El nitrógeno que se muestra en azul en el uracilo es el que se une al carbono 1 ‘en la ribosa. En el proceso, el hidrógeno que se muestra en azul se pierde junto con el grupo -OH en el carbono 1 ‘en la ribosa.
La única diferencia entre las dos moléculas es la presencia o ausencia de CH.
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grupo.
El uracilo puede formar exactamente los mismos enlaces de hidrógeno con la adenina que la timina: la forma de las dos moléculas es exactamente la misma donde importa.
Compare el enlace de hidrógeno entre adenina (A) y timina (T):
. . . con eso entre adenina (A) y uracilo (U):
En el ADN, el enlace de hidrógeno entre A y T ayuda a unir las dos cadenas en la doble hélice. Eso no es relevante en el ARN porque es solo una cadena sencilla. Sin embargo, encontrará varios ejemplos en lo que sigue en esta y otras páginas en las que la capacidad de la adenina (A) para atraer y unirse con el uracilo (U) es fundamental para los procesos en curso.
La combinación de bases de guanina (G) y citosina (C) es la misma en ADN y ARN.
Entonces, en el ARN, los pares de bases importantes son:
- la adenina (A) se empareja con el uracilo (U);
- La guanina (G) se empareja con la citosina (C).
Transcripción
Transcripción es el nombre dado al proceso donde la información de un gen en una cadena de ADN se transfiere a una molécula de ARN.
La cadena de codificación y la cadena de plantilla de ADN
Lo importante a tener en cuenta es que la información genética se transmite solo en una de las dos cadenas del ADN. Esto se conoce como la cadena de codificación .
La otra cadena se conoce como la cadena de plantilla , por razones que serán obvias en un momento.
La cadena de codificación
La información en un gen en la cadena de codificación se lee en la dirección desde el extremo 5 ‘hasta el extremo 3’.
Recuerde que el extremo 5 ‘es el extremo que tiene el grupo fosfato unido al átomo de carbono 5’. El extremo 3 ‘es el extremo donde el fosfato está unido a un átomo de carbono 3’, o si está al final de la cadena de ADN tiene un grupo -OH libre en el carbono 3 ‘.
Puede recordar este diagrama de una pequeña parte de una cadena de ADN de la primera página en esta secuencia:
Si la cadena de la izquierda fuera la cadena de codificación, el código genético se leería desde el extremo superior (el extremo 5 ‘) hacia abajo. El código en este fragmento muy pequeño de un gen se leería como “… ATTGC…”.
El hilo de la plantilla
La cadena de plantilla es complementaria a la cadena de codificación. Eso significa que cada A en la cadena de codificación se corresponde con una T en la cadena de plantilla (y viceversa). Cada G en la cadena de codificación se corresponde con una C en la cadena de plantilla (y de nuevo viceversa).
Si tomó la cadena de plantilla y construyó una nueva cadena de ADN sobre ella (como sucede en la replicación de ADN), obtendría una copia exacta de la cadena de codificación de ADN original formada.
Casi exactamente lo mismo sucede cuando haces ARN. Si construye una cadena de ARN en la cadena de plantilla, obtendrá una copia de la información sobre la cadena de codificación de ADN, pero con una diferencia importante.
En el ARN, se usa uracilo (U) en lugar de timina (T). Entonces, si la cadena de codificación de ADN original tenía la secuencia ATTGCT, esto terminaría en el ARN como AUUGCU: todo es exactamente igual excepto que cada T ha sido reemplazada por U.
El proceso de transcripción
Encontrar el inicio del gen en la cadena de codificación
La transcripción está bajo el control de la enzima ARN polimerasa . Lo primero que tiene que hacer la enzima es encontrar el inicio del gen en la cadena de codificación del ADN. Recuerde que el ADN tiene muchos genes a lo largo de la cadena de codificación. Eso significa que la enzima tiene que elegir la cadena correcta e identificar el comienzo de cada gen.
Lo hace mediante el reconocimiento y la unión con una o más secuencias cortas de bases “aguas arriba” del inicio de cada gen. “Upstream” significa que está un poco más cerca del extremo 5 ‘de la cadena de ADN que el gen.
Estas secuencias de bases se conocen como secuencias promotoras .
Recuerde que las dos cadenas de ADN están unidas por hidrógeno. Puedes pensar que la enzima está envuelta alrededor de ambas hebras. De hecho, la enzima es lo suficientemente grande como para encerrar no solo la secuencia promotora, sino también el comienzo del gen mismo.
Transcribiendo el gen y produciendo el ARN
Una vez que la enzima se ha unido al ADN, desenrolla la doble hélice en una longitud corta y divide las dos cadenas. Esto da una “burbuja” en la que la cadena de codificación y la cadena de plantilla se separan a lo largo de aproximadamente 10 bases.
El siguiente diagrama muestra la enzima en el proceso de comenzar a hacer la nueva cadena de ARN.
Se agregan nuevos nucleótidos a la cadena de ARN en crecimiento en el extremo 3 ‘. Los siguientes nucleótidos que se agregarán en el ejemplo aquí contendrían las bases G y luego C. La nueva G en el ARN complementaría la C debajo de él en la cadena de plantilla. Luego, en la cadena de la plantilla, hay una G. Eso se complementaría con una C en el ARN en crecimiento.
Ahora compare el bit de ARN con la cadena de codificación directamente encima de él. Además del hecho de que cada timina (T) ahora es un uracilo (U), las cadenas son idénticas.
Ahora la enzima se mueve a lo largo del ADN, volviéndolo a comprimir. Esencialmente mueve la burbuja a lo largo de la cadena, agregando nuevos nucleótidos todo el tiempo. La creciente cola de ARN se desprende de la cadena de plantilla a medida que la enzima se mueve.
¿Cómo sabe la enzima dónde detenerse después de llegar al final del gen? Recordará que reconoce el comienzo del gen por la presencia de una secuencia promotora de bases aguas arriba del inicio.
Después del final del gen (“aguas abajo” del gen), habrá una secuencia de terminación de bases. Una vez que la enzima llega a esos, deja de agregar nuevos nucleótidos a la cadena y separa la molécula de ARN completamente de la cadena de plantilla.
Entonces . . . hemos producido una molécula de ARN mensajero, llamada así porque ahora va a llevar el código genético (el mensaje) fuera del núcleo de la célula al citoplasma donde puede tener lugar la síntesis de proteínas.
Antes de ver cómo funciona esa síntesis, debemos detenernos y considerar la naturaleza del código en sí. Eso está en la página siguiente en esta secuencia.
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