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La importancia del código genético radica en su capacidad inherente para dar lugar a proteínas, las unidades básicas de estructura y función en cada célula viva. Todos los organismos contienen ARN o ADN como código genético. Los primeros organismos utilizaron ARN, o ácido ribonucleico, como código para producir proteínas. A medida que las formas de vida aumentaron en complejidad, el ADN, o ácido desoxirribonucleico, reemplazó al ARN como el mensaje enigmático que las células traducen en procesos que dan vida, pero el ARN retuvo funciones especiales relacionadas con el ADN y la fabricación de proteínas. El ARN puede realizar las funciones tanto de proteínas como de ADN en algunos organismos, con menos eficiencia.
Composición y estructura
El ADN es una estructura más grande y extensa que el ARN. El ADN contiene dos cadenas que se complementan entre sí y se conectan mediante enlaces químicos. El ARN consta de una sola hebra. El ADN es similar a una escalera de caracol, mientras que el ARN es solo la mitad de la escalera. El ARN usa ribosa como su componente de azúcar, mientras que el ADN usa desoxirribosa, que es exactamente lo mismo que la ribosa, menos un átomo de oxígeno.
Ambos ácidos nucleicos tienen nucleótidos, estructuras formadas por moléculas de azúcar alternas y fosfatos unidos a otra molécula: una base nitrogenada. Los azúcares y los fosfatos que se alternan entre sí forman los "peldaños de la escalera". Las bases nitrogenadas (purinas y pirimidinas) cuelgan del componente de azúcar. Tanto el ADN como el ARN contienen las purinas adenina y guanina. El ADN usa pirimidinas citosina y timina, mientras que el ARN usa citosina y uracilo.
Funciones
El ADN tiene una función única y central en las células: almacenar el código de información genética. Existen tres tipos diferentes de ARN en las células y cada tipo tiene una estructura y función específicas. El ARN mensajero (ARNm) se crea cuando la célula necesita producir proteínas. Durante el proceso, llamado transcripción, una señal activa las cadenas de ADN y el ARNm se forma a lo largo de la cadena única de ADN, nucleótido por nucleótido. La hebra única de ARNm viaja a un ribosoma. El ARN ribosómico o ARNr es parte de los ribosomas, estructuras donde se sintetizan las proteínas. El ARN de transferencia, o ARNt, transporta aminoácidos, las unidades básicas que fabrican proteínas, a los ribosomas, para unirse a la cadena de ARNm. Cada ARNt contiene un solo aminoácido específico. La proteína se construye a lo largo de la cadena de ARNm, un aminoácido a la vez. Una vez que el tRNA libera el aminoácido, toma otro y regresa al sitio de síntesis de proteínas.
Distribución
El ADN se encuentra en áreas específicas de las células o permanece dentro del núcleo, donde está protegido por la envoltura nuclear. El ARN, que se encuentra en mayor cantidad que el ADN, se disemina por las células. El ARNm no existe hasta que una señal del núcleo requiere la síntesis de proteínas y la cadena de ARNm comienza a formarse frente a su modelo de ADN en el núcleo. Dentro de los ribosomas, el ARNr mantiene la proteína en su lugar. Mientras tanto, las moléculas de ARNt flotan en el citoplasma, la sustancia gelatinosa que forma el interior de una célula. Mientras que el ribosoma mantiene una hebra de ARNm en su lugar, el ARNt se mueve alrededor del citoplasma en busca de aminoácidos flotantes específicos de ciertas unidades de ARNt.
Estabilidad
El ARN parece haber sido el precursor del ADN, pero con el tiempo se ha demostrado que el ADN se adapta mejor a la tarea de almacenar material genético. El ADN es estructuralmente más estable que el ARN, en parte debido a la composición de su resto de azúcar. La desoxirribosa, que carece de un átomo de oxígeno, no reacciona tan fácilmente como la ribosa. A veces, las moléculas de azúcar pierden sus enlaces con las bases nitrogenadas: estos errores ocurren con más frecuencia en el ARN que en el ADN. La doble hebra de ADN también estabiliza la molécula, evitando que los productos químicos la destruyan fácilmente.
Como el ADN está compuesto por dos hebras, se puede reparar utilizando la hebra afectada para ensamblar una nueva hebra opuesta. Durante el proceso de replicación, los errores ocurren con más frecuencia en la duplicación del ARN que en el ADN. Finalmente, la energía requerida para romper el ARN es menor que para romper el ADN, lo que significa que el ARN se puede romper más fácilmente.
Implicaciones para los virus
Un virus, considerado no vivo, puede usar tanto ADN como ARN como código genético, y el tipo de ácido nucleico altera significativamente la potencia del virus. En general, los virus de ARN tienden a causar enfermedades más peligrosas. Dado que el ARN es menos estable que el ADN, se transforma a una velocidad 300 veces mayor que la de los virus de ADN. Las mutaciones frecuentes hacen que los virus de ARN se adapten mejor al sistema inmunológico del huésped. Los virus a menudo ingresan a sus huéspedes a través del cuerpo a través de una especie de transporte intermedio, llamado vector. Los virus de ADN tienen más limitaciones de vector que los virus de ARN, lo que significa que más organismos pueden portar y transmitir virus de ARN. Además, los virus de ADN tienden a adherirse a un huésped, mientras que los virus de ARN pueden infectar una amplia gama de huéspedes.