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ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL RNA



INTRODUCCIÓN

Las células contienen dos formas de ácidos nucleicos, el ácido desoxirribonucleico o DNA y el ácido ribonucleico o RNA. El DNA se encuentra en el interior del núcleo y contiene la información genética de la célula, es decir, contiene las instrucciones sobre como debe funcionar la célula. Tales instrucciones se ejecutan en el citoplasma celular y para ello, la información debe ser llevada desde el núcleo hasta el citoplasma; es aquí donde interviene el RNA, cuya función está relacionada con la expresión del material genético, por lo que el conocimiento de la estructura y modo de acción de este ácido nucleico resulta fundamental para entender el control de la expresión genética, la división celular, así como el crecimiento y desarrollo de los organismos.

"La función del RNA está relacionada con la expresión del material genético"


ESTRUCTURA Y FUNCIÓN GENERAL DEL RNA
Fig. 1 Representación del RNA y DNA


El RNA es el ácido nucleico más abundante en las células, es un poli nucleótido con características estructurales y funcionales que lo hacen diferente al DNA. Entre las características estructurales podemos mencionar las siguientes:

1.- Está formado por una sola cadena de polinucleótidos.
2.- La molécula de azúcar que participa en su estructura es la ribosa.
3.- Las bases nitrogenadas que participan en la estructura de los nucleótidos son: adenina, guanina, citosina y uracilo.

A nivel funcional, el RNA juega un papel importante, ya que si el DNA contiene la información genética, el RNA hace posible que esta se exprese en términos de "síntesis de proteínas".

"El RNA participa en la síntesis de proteínas, permitiendo la expresión de
la información del DNA en términos de proteínas"


TIPOS DE RNA

En el interior de las células eucariótias, se reconocen varios tipos de RNA:

RNA mensajero o RNAm.
RNA ribosomal o RNAr.
RNA de transferencia o RNAt.
RNA heterogéneo normal o RNAhn.
RNA pequeño normal o RNAsn.

De estos cinco, los más conocidos son los tres primeros, debido a su relación con la síntesis de proteínas. Los dos últimos se relacionan con la producción del RNAm maduro.

RNA MENSAJERO O RNAm

En 1960, Francois Jacob y Jacques Monod acuñaron el término RNA mensajero y en 1961 lo relacionaron con la síntesis de proteínas. Tiempo después, Sol Spiegelman demostró que el RNAm es una copia del DNA, en un código de bases complementarias .

El RNAm se sintetiza en el interior del núcleo celular, utilizando como molde una molécula de DNA. Las enzimas que participan en la síntesis del RNAm van reconociendo al DNA en sentido 3' - 5' y van añadiendo nucleótidos complementarios a la cadena de RNAm, la cual crece en sentido 5' - 3'.

La molécula de RNAm juega un papel importante durante la síntesis de proteínas, su función es copiar el mensaje del DNA y llevarlo hasta los ribosomas, que es el sitio donde se sintetizan las proteínas. El número de nucleótidos que posee el RNAm depende del tamaño de la proteína que se vaya a sintetizar.

RNA RIBOSOMAL O RNAr

Este ácido ribonucleico se sintetiza en el nucleolo y constituyen el 80% del RNA celular total; participa en la estructura de los ribosomas y en la formación del enlace peptídico que ensambla a los aminoácidos durante la síntesis de proteínas; además, es el responsable de la estructura acanalada del ribosoma.

El ribosoma está formado por dos subunidades que contienen 4 tipos de RNAr y 70 a 80 proteínas, la subunidad pequeña o 40S contiene un RNAr 18S; la subunidad grande o 60S contiene tres tipos de RNAr llamados 28S, 5,8S y el 5S. El número de nucleótidos en cada tipo de RNAr depende del tamaño del mismo, así el 28S tiene 5400 nucleótidos, el 18S cuenta con 2100 nucleótidos, el 5,8S suma 158 nucleótidos y el 5S que es el más pequeño de los cuatro tiene 120 nucleótidos.


RNA DE TRANSFERENCIA O RNAt

Los RNAt son moléculas pequeñas, de unos 70 a 80 nucleótidos, vista en un solo plano, la molécula de RNAt parece una hoja de trebol con tres asas y cuatro zonas de doble hélice. En una de las asas se encuentra un triplete conocido como anticodón, el cual juega un papel importante en el reconocimiento del mensaje que viene en el.

El RNAt es el responsable de "llevar a los aminoácidos desde el medio ambiente celular hasta el interior del ribosoma, ubicándolo en el lugar exacto de acuerdo a la secuencia que dicta el mensaje del RNAm.
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL RNA



INTRODUCCIÓN

Las células eucariotas (eu = verdadero karyon = núcleo) portan en el núcleo una serie de instrucciones, el genoma, en las que se especifican las distintas funciones que tiene que realizar la célula para metabolizar y autoperpetuarse. En el caso del humano, el genoma contiene las órdenes mediante el cual el cigoto se convertirá en feto, el desarrollo posterior de este para transformarse en un niño y finalmente en un adulto.

"Al conjunto de genes que contiene una célula se le denomina genoma"

Como se vio anteriormente en el tema sobre el código genético, la información almacenada en el DNA se refiere a la síntesis de proteínas, entre ellas las enzimas, las cuales actúan como catalizadores biológicos. Este tipo de proteínas, controla la totalidad de reacciones químicas que ocurren en la célula, si una enzima no está presente, la reacción no ocurre, o bien, ocurre muy lentamente.

Si el mensaje que está en el DNA es correcto, la célula sintetizará todas las enzimas que se requieran para controlar sus procesos metabólicos. Si el mensaje presenta alteraciones en los genes, la célula enfrentará problemas ya que fabricará enzimas cuya función no es adecuada, o simplemente, no podrá producir dichas enzimas; el funcionamiento celular será deficiente y afectará su calidad de vida, su promedio de vida y, en el peor de los casos, le causará la muerte.

Como ejemplo de lo anterior, podemos mencionar los siguientes casos:

Enfermedad
Enzima o proteína afectada
1.- Albinismo
Tirosinasa.
2.- Galactosemia
Transferasa de la uridil galactosa 1-fosfato.
3.- Bocio familiar
Deshalogenasa de la yodotirosina
4.- Fenilcetonuria
Fenilalanina hidroxilasa
5.- Hemofilia A
Factor antihemofílico A
6.- Alcaptonuria
Oxidasa del ácido homogentísico





MECANISMO DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

La síntesis de proteínas ocurre en dos etapas llamadas: transcripción y traducción. Para ello, se requieren de los siguientes elementos: DNA, RNAm, Ribosomas, RNAt, los aminoácidos y las enzimas que controlan el proceso.

TRANSCRIPCIÓN

Es el primer paso de la síntesis de proteínas, ocurre en el interior del núcleo y consiste en copiar o transcribir el mensaje del DNA a una cadena de RNAm, en esta etapa intervienen las enzimas RNA polimerasas. Las RNA polimerasas reconocen al DNA en dirección 3'-5' y la molécula de RNA crece en sentido 5'-3'. En la transcripción no se copia todo el DNA, solo un trozo de él.


Fig. 1: Transcripción del DNA en un RNAm .

La secuencia de ribonucleótidos dentro del RNAm es complementaria a la molécula de DNA, tal y como se observa en la figura anterior. La cadena que se transcribe se conoce con el nombre de cadena molde o hebra templada, mientras que a la otra se le denomina cadena codificadora o hebra con sentido .

Fig. 2: Cadena codificadora y cadena molde del DNA
Una vez transcrito el DNA, el RNAm sale del núcleo y se dirige al citoplasma, específicamente a los ribosomas, donde será traducido.

TRADUCCIÓN

La traducción del RNAm es la siguiente fase de la síntesis de proteínas, en esta, el lenguaje de los nucleótidos se transfiere al de los aminoácidos. Esta fase ocurre en el citoplasma y requiere de tres etapas llamadas: inicio, alargamiento y terminación. Los elementos que intervienen en la traducción son el RNAm, ribosomas, RNAt, los aminoácidos y las diferentes enzimas que dirigen el proceso.

a) Inicio: Los eventos característicos de esta etapa son los siguientes:

Las dos subunidades del ribosoma se separan y la subunidad ribosómica más pequeña, la 40S, se acopla a la cadena de RNAm por el extremo 5'.
En el extremo 5' del RNAm encontramos un codón iniciador, habitualmente el AUG, el cual se aparea con el RNAt que transporta a un derivado del aminoácido metionina llamado formilmetionina.
El RNAt para aparearse utiliza un anticodón, el cual es antiparalelo al codón del RNAm.
Finalmente, las dos subunidades del ribosoma se unen y el RNAt iniciador se encaja en el sitio P o peptídico de la subunidad mayor.

Fig. 3: Etapa de inicio en la síntesis de proteínas

El aminoácido metionina será el primero de la cadena polipeptídica que se está sintetizando, aunque después sea removido.

A la combinación de la subunidad 40S con el RNAm y con el RNAt iniciador,
se le conoce con el nombre de complejo iniciador.

b) Alargamiento: Esta etapa la podemos describir con ayuda de los siguientes puntos:

En esta etapa, el ribosoma empieza a leer los tripletes del RNAm e inicia la formación del polipéptido.
Al inicio de esta etapa, el segundo codón del RNAm se encuentra en el sitio A o aminoacil de la subunidad mayor.
Un RNAt con un anticodón complementario lleva al aminoácido correspondiente hasta el interior del ribosoma y lo ubica en el sitio A, en el lugar que le corresponde de acuerdo al mensaje del RNAm.
Cuando los sitios P y A están ocupados, una enzima llamada peptidil transferasa, forma un enlace entre los dos aminoácidos. Después de esto, el primer RNAt es liberado.
Posteriormente, el ribosoma se mueve un codón a lo largo de la cadena del RNAm y entra el siguiente triplete; el ribosoma lo lee y un RNAt específico se encarga de ubicar al aminoácido dentro del sitio A, se forma el enlace entre este aminoácido y el anterior y se libera uno de los RNAt.
El ribosoma continúa leyendo y traduciendo el mensaje hasta que recorre toda la fibra del RNAm.


Fig. 4: Etapa de alargamiento en la síntesis de proteínas

Los sitios P y A de la subunidad grande tienen las siguientes funciones: la posición o sitio P se encarga de aceptar al RNAt que carga la cadena polipeptídica creciente, mientras que la posición o sitio A acepta al RNAt que lleva al nuevo aminoácido que será añadido a la proteína. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo de la cadena del RNAm, el triplete iniciador de la molécula de RNAm es liberado y otro ribosoma puede formar un nuevo complejo de iniciación. El término polisoma se utiliza para referirse a un grupo de ribosomas que leen la misma molécula de RNAm .

c) Terminación: El ribosoma termina de leer el mensaje del RNAm:

Al finalizar el mensaje en el RNAm, el ribosoma se encontrará con un triplete denominado codón sin sentido, el cual sirve como señal de terminación del mensaje y de la síntesis de la proteína. Las señales de fin de mensaje dentro del RNAm son tres: UAA, UAG y UGA; se les denomina codones sin sentido porque no codifican para aminoácido alguno.
No existe ningún RNAt que se acople con estos tripletes, de manera que no entrará ningún RNAt al sitio A del ribosoma.
Cuando se llega a un triplete sin sentido, se detiene la traducción, se desprende la cadena polipeptídica y las dos subunidades ribosómicas se separan, dando fin al proceso de síntesis de la proteína.