ADN, ARN i Replicació: Guia Completa de Biologia Molecular

ADN: La Molècula de la Vida

L'ADN és un filamentós format per un cromosoma, que és una molècula d'ADN molt replegada per cabre dins del nucli de la cèl·lula. Està format per nucleòtids units formant dues cadenes unides per les bases nitrogenades mitjançant ponts d'hidrogen. Segons Watson i Crick, les dues cadenes són antiparal·leles, amb enllaços A-T i C-G. L'estructura secundària és una doble hèlix. En virus, pot ser monocatenari o bicatenari. La pentosa és la desoxiribosa i porta el missatge genètic, la informació sobre els caràcters d'un organisme.

ARN: El Missatger Genètic

L'ARN conté ribosa en lloc de desoxiribosa i uracil (U) en lloc de timina (T). Hi ha quatre tipus principals:

• ARNm (ARN missatger): Té una forma filamentosa amb estructura primària i, en algunes zones, secundària formant bucles i terciària. Es forma a partir de l'ADN copiant la informació i eliminant els introns que no porten informació, participant en la síntesi de proteïnes.
• ARNt (ARN de transferència): Té forma de trèvol, combinant estructures primàries i secundàries. L'anticodó pot variar i es pot unir a un aminoàcid determinat per transportar-lo al ribosoma i produir la síntesi de proteïnes.
• ARNr (ARN ribosòmic): Forma part dels ribosomes i està unit a una proteïna. El ribosoma serveix per crear els enllaços peptídics que creen les proteïnes.
• ARNn (ARN nucleolar): Forma part del nuclèol.

Duplicació de l'ADN: Replicació

La duplicació de l'ADN comença a la forqueta de replicació. A partir d'una cadena mare d'ADN, se separen les dues cadenes de nucleòtids tallant els ponts d'hidrogen amb l'enzim helicasa. Quan es separen, l'ADN no pot actuar sense un encebador, per tant, intervé un ARNp que actua com a encebador. Després, l'ADN polimerasa III (ADNP III) comença a sintetitzar en direcció 5'-3', com totes les polimerases.

(La cadena 3'-5' és retardada i creix de forma discontínua, mentre que la cadena 5'-3' és conductora i creix contínuament).

Com que no hi ha cap polimerasa que se situï a l'extrem 5', l'ARNp se situa a uns 200 nucleòtids més enllà del punt d'origen i comença a enllaçar nucleòtids en direcció 5'-3', formant l'encebador. L'ADNP III entra en acció unint desoxiribonucleòtids a l'extrem 3' d'aquest encebador. L'ARNp fa el mateix a cada tram, creant un extrem 3' en cada tram. L'ADNP I substituirà els fragments d'ARN per ADN (fragments d'Okazaki) i l'ADN ligasa uneix els fragments d'ADN.

Transcripció i Traducció: El Codi Genètic en Acció

Cada triplet de bases d'ADN codifica un aminoàcid (AA). El procés es fa en dues fases:

Transcripció: Còpia del Missatge Genètic

La transcripció és la còpia del missatge genètic de l'ADN a un ARNm. Hi ha tres fases:

1. Iniciació: Es trenquen els ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades de les cadenes d'ADN. L'ARN polimerasa II (ARNp II) s'uneix a una regió de l'ADN anomenada promotor, que és l'inici de la informació a copiar. Allà, l'ARN pII anirà enllaçant ribonucleòtids lliures del nucli per formar una cadena d'ARN complementària a la d'ADN patró enllaçada al 3'.
2. Elongació: L'ARN pII continua enllaçant ribonucleòtids.
3. Finalització: L'ARN pII arriba a una zona rica en C i G i s'allibera (fase de maduració).

Traducció: Síntesi de Proteïnes

La traducció és el procés de síntesi de proteïnes a partir de l'ARNm. Inclou les següents etapes:

1. Activació: A partir de l'ADN es transcriu l'ARNt, que es pot unir mitjançant un enzim activador a un aminoàcid específic. Cada ARNt té un triplet de bases (anticodons) complementari d'un triplet de bases de l'ARNm (codó). Els ARNt que porten aminoàcids queden al citoplasma.
2. Iniciació: Unió de l'ARNm a la subunitat petita del ribosoma. S'uneix el primer triplet de l'ARNm a l'extrem 5' amb el triplet de bases complementàries d'un ARNt. S'uneix la subunitat gran del ribosoma i es forma el complex ribosomal activat amb els llocs actius P i A.
3. Elongació: Entra el segon ARNt amb el seu aminoàcid al lloc A del complex ribosomal. L'enzim peptidil transferasa estableix l'enllaç peptídic entre els dos aminoàcids veïns. El ribosoma es desplaça cap a l'extrem 3' de l'ARNm i el primer ARNt surt del ribosoma i allibera el seu aminoàcid, que queda unit a l'aminoàcid de l'altre ARNt, i així successivament.
4. Finalització: Quan el ribosoma arriba a un triplet sense sentit, es para. Les dues parts del ribosoma se separen i alliberen les proteïnes.

Coenzims: Auxiliars Enzimàtics

Els coenzims formen part dels enzims. Per exemple, l'adenosin fosfat (AMP) o adenosinmonofosfat, i l'àcid pantotènic + nucleòtid, que és un coenzim que intervé en el catabolisme dels greixos.