Genética 101: El Papel del ARN, el Intermediario del ADN

Nanolab conmemora el Día Mundial del ARN y, para festejar esta fecha tan significativa en el ámbito de la genética, profundizaremos un poco más en esta molécula esencial para la existencia. Bienvenidos a un nuevo blog de Genética 101, donde revisamos temas de aprendizaje sobre la genética. En esta ocasión, conoceremos el ARN, una molécula similar al ADN, pero con grandes diferencias y funciones únicas. 

El ADN

Posiblemente, has escuchado hablar de ambas moléculas, pero la más reconocida es el ADN, conocida como la molécula de la vida. El ADN, que significa ácido desoxirribonucleico, es responsable de almacenar toda la información genética. El ADN está compuesto por genes; los humanos poseen alrededor de 20 '000. Todos los genes están escritos con nucleótidos, se podrían considerar el idioma del ADN. Existen cuatro tipos de nucleótidos: Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) y Citosina (C). Las diferentes secuencias de estas moléculas forman las instrucciones de los genes. 

Seguramente, también estás familiarizado con la estructura del ADN: una doble hélice. El ADN tiene esta forma debido a sus dos hebras complementarias. ¿Qué significa esto? Los nucleótidos se dividen en dos grupos: purinas y pirimidinas. Las purinas son más grandes y su forma molecular consiste en dos anillos, mientras que las pirimidinas son más pequeñas y su forma molecular es la de un solo anillo. El grupo de las purinas está compuesto por la adenina y la guanina, y el de las pirimidinas incluye a la timina y citosina. Las purinas siempre se unen a una pirimidina y viceversa. Específicamente, la adenina siempre se empareja con la timina, y la guanina siempre se empareja con la citosina. Por lo tanto, si en una de las hebras hay una adenina, en la otra hebra estará su pareja complementaria, que en el caso sería una timina. Aquí tienes un ejemplo:

A-T

T-A

C-G

G-C

¿Crees poder poner el nucleótido complementario? Inténtalo

A

A

C

C

G

T

La respuesta correcta es T, T, G, G, C, A.

El ADN tiene una doble hélice debido a los nucleótidos que se emparejan con su pareja complementaria. Observa cómo la adenina (A) se une con timina (T) y la citosina (C) con la guanina (G).

¿Cómo sacar la información genética?

El ADN se encuentra dentro del núcleo de las células. Sin embargo, para extraer la información del ADN se necesita de un ayudante, ya que el ADN es demasiado grande para salir del núcleo. Las células utilizan ARN para transportar la información del ADN fuera del núcleo y llevarla a otra parte de la célula. 

El dogma central de la genética

Ya hemos tratado este dogma en ocasiones anteriores. Si te interesa aprender más a profundidad visita este enlace. En términos generales, el dogma central de la genética explica cómo funcionan los genes: cada gen codifica una proteína. Este dogma describe el proceso de manera sencilla: en el ADN se encuentran los genes. Para poder utilizarlos, primero hay que transcribirlos. Durante este proceso, ciertas proteínas copian la información del gen en forma de ARN. Posteriormente, el ARN sale del núcleo celular y viaja a un organelo llamado ribosoma. En el ribosoma ocurre el proceso de traducción, donde se lee la información copiada en el ARN y se ensamblan los aminoácidos según las instrucciones. Los aminoácidos son los bloques de construcción de las proteínas. Muchos aminoácidos unidos forman las diversas proteínas de nuestro cuerpo, cada una cumpliendo un rol en el cuerpo. Aquí tienes algunos ejemplos:

• Los anticuerpos ofrecen protección contra microorganismos.

• La albúmina es una proteína transportadora, que funciona como un camión en la sangre, llevando otras proteínas a los lugares donde deben llegar. 

• La elastina proporciona elasticidad a los tejidos, como la piel y los vasos sanguíneos.

• Las células de los ojos tienen proteínas que detectan colores y nos permiten la visión a color. 

• La amilasa es una proteína que ayuda en la digestión de azúcares. 

• El colágeno es una proteína estructural y mantiene a los tejidos en su lugar. 

• Los factores de crecimiento son proteínas que permiten que las células se multipliquen.

El ARN

Ya mencionamos que el ARN sirve para extraer la información de los genes del núcleo, pero ¿cómo funciona este proceso? El ARN es similar al ADN, pero con diferencias importantes. Su nombre completo es ácido ribonucleico y, a diferencia del ADN, está compuesto por una sola hebra. Esto se debe a que el ARN funciona como una hebra complementaria temporal del ADN. Cuando la información de un gen se transcribe, se hace en forma de ARN. El proceso de transcripción inicia con la separación de las hebras de ADN. Una proteína llamada helicasa abre el ADN como un cierre, y otra proteína, llamada girasa, lo mantiene abierto. Esto ocurre solo en la sección que se quiere transcribir. 

Con el ADN abierto, otras proteínas pueden acceder a la información. La proteína RNA polimerasa se une a una a una de las hebras del ADN y comienza a copiar la información. ¿Recuerdas que cada nucleótido tiene su pareja complementaria? Lo que la ARN polimerasa hace es colocar las parejas complementarias que detecta en la hebra del ADN. Por ejemplo, si encuentra una guanina (G) en el ADN, coloca una citosina (C) en el ARN. Existe una particularidad: la timina no existe en el ARN. Entonces, ¿qué hace la ARN polimerasa si encuentra una adenina (A) en el DNA? El ARN cuenta con una pirimidina especial llamada uracilo (U). Por lo tanto, si encuentra una adenina (A) en el ADN, en lugar de colocar una timina (T), coloca un uracilo (U) en el ARN. 

Aquí puedes ver una burbuja de transcripción. Observa que en el ARN funciona como una hebra complementaria del ADN momentáneamente. Además, puedes notar que carece de timina (T). En su lugar utiliza uracilos (U).

Ahora, intenta hacer el trabajo de la ARN polimerasa colocando los nucleótidos correctos. Recuerda que las timinas (T) deben ser uracilos (U) en el ARN.

ADN ARN

C

G

G

A

A

T

La respuesta correcta es G, C, C, U, U, A

El ARN y el ribosoma

Solo el ARN puede salir del núcleo celular. Cuando la ARN polimerasa termina de copiar el gen que se quiere activar, el ARN es liberado, pero no sale inmediatamente. El ARN puede pasar por el proceso denominado splicing o empalme. En este proceso, el ARN elimina información innecesaria. 

Todos los genes están compuestos por intrones y exones. Los exones son las partes codificantes de un gen; contienen las instrucciones. Los intrones, por otro lado, no contienen instrucciones, pero tienen otras funciones, como la regulación de los genes. Piensa en el gen como una receta: tiene instrucciones, pero también fotos que la hacen ver más llamativa y deliciosa. Los exones serían las instrucciones y los intrones serían las fotos. En el ARN, los intrones no son necesarios, por lo que son eliminados en el proceso de splicing. Tras este proceso queda lo que se conoce como ARN maduro denominado ARNm o ARN mensajero porque sale del núcleo de la célula y lleva las instrucciones al ribosoma. 

El ribosoma es un organelo que consta de dos unidades. Entre ambas unidades, se inserta el ARN mensajero. En este momento, el ARN deja de llamarse ARNm y pasa a denominarse ARNr o ARN ribosomal. El único cambio es que el ARN ha llegado a su destino. El ribosoma actúa como lector de códigos y lee lo que el ARN ribosomal tiene escrito. Las palabras del ADN y del ARN están siempre escritas por tres nucleótidos. Cada grupo de tres nucleótidos se denomina codón y representa una instrucción. En este ejemplo hay seis nucleótidos: AACGUU. Dado que cada tres nucleótidos forman un codón, esta secuencia tiene dos codones. Cada codón representa una instrucción, por lo que esta secuencia consta de dos instrucciones. 

El ribosoma funciona como un lector de códigos, lee las instrucciones en el ARN y ensambla la proteína aminoácido por aminoácido.

Ahora, practica: ¿Cuántos codones hay en esta secuencia?

ACUGGACCUUACAAG

La respuesta correcta es 5.

Proteínas y codones 

Cada codón es una instrucción para formar una parte de una proteína. ¿Recuerdas que los aminoácidos son los bloques de construcción de las proteínas? Cada codón le indica al ribosoma qué aminoácido ensamblar en la nueva proteína. Existe una tabla de codones que nos ayuda a saber qué aminoácido representa cada codón. Por ejemplo, el codón UGU le indica al ribosoma que coloque una cisteína. Existen 20 aminoácidos en total, y algunos codones pueden representar al mismo aminoácido. Por ejemplo, el codón UGC también representa a la cisteína. 

Intenta realizar el trabajo del ribosoma con ayuda de esta tabla de codones. 

 Tabla de codones. 

AUU: Ile o isoleucina 

UUU:

GUA:

GAG:

UAA:

La respuesta correcta es Phe (fenilalanina), Val (valina), Glu (ácido glutámico) y alto (stop).

Si observas la tabla de codones y realizaste el ejercicio anterior, notarás que existen cuatro codones especiales: un codón de inicio, representado por el aminoácido metionina y tres codones de stop. Absolutamente, todas las proteínas inician con metionina. Por otro lado, el ribosoma sabe que ha terminado de ensamblar la proteína cuando detecta un codón de stop. Al completar una proteína, el ribosoma la libera y esta puede pasar a otros procesos que la modifican, como la glicosilación (agregar azúcar). Por ejemplo, las proteínas ABO indican nuestro grupo sanguíneo: A, B, AB u O. La estructura base de estas proteínas es la misma, pero tienen ligeros cambios debido a los azúcares que se les agregan. La proteína A termina con galactosa, la B con N-acetilgalactosamina. Sin embargo, la proteína en sí es la misma.

Esperamos que hayas aprendido un poco sobre el ARN, el intermediario del ADN. Aunque no guarda información genética como el ADN, es vital para el funcionamiento del cuerpo. Sin el ARN, el ADN tendría poca funcionalidad, por lo que hoy celebramos al ARN.

Referencias 

Mercadante AA, Dimri M, Mohiuddin SS. Biochemistry, Replication and Transcription. [Updated 2023 Aug 14]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK540152/

Rudolph F. B. (1994). The biochemistry and physiology of nucleotides. The Journal of nutrition, 124(1 Suppl), 124S–127S. https://doi.org/10.1093/jn/124.suppl_1.124S

Wang D, Farhana A. Biochemistry, RNA Structure. [Updated 2023 Jul 29]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK558999/

Opron, K., & Burton, Z. F. (2018). Ribosome Structure, Function, and Early Evolution. International journal of molecular sciences, 20(1), 40. https://doi.org/10.3390/ijms20010040

National Research Council (US) Subcommittee on the Tenth Edition of the Recommended Dietary Allowances. Recommended Dietary Allowances: 10th Edition. Washington (DC): National Academies Press (US); 1989. 6, Protein and Amino Acids. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK234922/