Ácido ribonucleico (ARN)

El ADN ha sido el protagonista de la genética desde su descubrimiento, mientras que el ARN solo era considerado un simple intermediario entre el ADN, sin embargo, décadas de estudios han revelado funciones de transcripción y regulación genéticas que son esenciales para el desarrollo y funcionamiento de un organismo. A continuación podrás conocer más sobre esta importante biomolécula.

¿QUÉ ES EL ARN?

El ácido ribonucleico o ARN es un heteropolímero lineal no ramificado de ribonucleótidos, es una molécula similar a la de ADN, se compone de sucesiones de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada y un azúcar. En el ARN el azúcar es una ribosa y las bases nitrogenadas son: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y uracilo (U). Este último sustituye a la timina (T) del ADN.

El ARN está estructurado por la adenina, citosina, uracilo, guanina, ribosa, nucleótido, pirimidina, purina y fosfato de azúcar.

El ARN se encuentra en las células procariotas así como en las eucariotas, dado que se trata del único material genético que se produce para ciertos virus. El ARN se ubica con el ADN en el núcleo, sin embargo, puede salir de él y hacer vida en el citoplasma

TIPOS DE ARN

Existen tres tipos de ARN: el ARN mensajero, el ARN de transferencia y el ARN ribosomal.

ARN mensajero (ARNm)

Es la molécula que se forma al copiar la información del ADN en forma de cadena simple, es el responsable de tomar la información del ADN del núcleo al citoplasma, donde se produce la proteína. Dado que el ARN es una réplica de una de las cadenas de ADN, es a partir de esa información que el ARN mensajero determinará qué aminoácidos son necesarios para la formación de una proteína dada, ya que tiene las grietas de la base de nitrógeno que define cada aminoácido.

ARN de transferencia (ARNt)

El ARNt se encuentra disperso por todo el citoplasma, este se produce a partir de una cadena de ADN, se denomina de transferencia porque es responsable del transporte de los aminoácidos que se usarán en la formación de proteínas a los ribosomas, donde en realidad habrá síntesis de proteínas.

ARN ribosomal (ARNr)

Está formado por moléculas muy largas con numerosos plegamientos y regiones en las que aparecen bases nitrogenadas apareadas, incluye moléculas de diferentes tamaños con estructuras tridimensionales complejas que participan activamente en la síntesis de proteínas. Forma parte de los ribosomas, que es donde se interpreta la secuencia de bases del ARN mensajero y la proteína es sintetizada.

Ribosoma durante la síntesis de proteínas. La interacción de un ribosoma con ARNm y el inicio del proceso de la traducción.

Diferencias entre el ADN y el ARN

  • El ADN es de cadena doble, mientras que el ARN es de cadena simple.
  • El azúcar que los compone es diferente. En el ADN es la desoxirribosa y en el ARN la ribosa.
  • En las bases nitrogenadas del ARN la Timina se sustituye por Uracilo.
  • El peso molecular del ARN es menor que el del ADN.
  • El ADN contiene la información genética y el ARN es el que permite que esta sea comprendida por las células.
  • El ARN presenta una sola cadena polinucleotídica, y es de menor tamaño que el ADN.

¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL ARN?

  • Síntesis de proteínas: el ARN es el responsable de garantizar la síntesis de proteínas, en este proceso, el ARNm se lee en los ribosomas, y el ARNt transporta los aminoácidos necesarios para formar la proteína. Por lo tanto, podemos decir que el ARN es una molécula intermedia en la síntesis de proteínas, ya que garantiza que el ADN se traduzca en proteínas.
  • Acción catalítica: el ARN también puede actuar como enzimas denominadas “ribozimas” para acelerar las reacciones químicas.
  • Transporte de información: en varios virus clínicamente importantes, el ARN, en lugar del ADN, transporta la información genética viral.
  • Regulación de procesos celulares: el ARN también desempeña un papel importante en la regulación de los procesos celulares, desde la división celular, la diferenciación y el crecimiento hasta el envejecimiento y la muerte celular.Los defectos en ciertos ARN o la regulación de los ARN se han implicado en una serie de enfermedades humanas importantes, incluidas enfermedades cardíacas, algunos tipos de cáncer, derrames cerebrales y muchos otros.
¿Sabías qué?
El ADN y ARN son los ácidos nucleicos que conforman la base de nuestro genoma, ambas biomoléculas determinan lo que somos como especie y lo que somos como individuos.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

La síntesis de proteínas se lleva a cabo en las células, siendo los ribosomas quienes intervienen en la unión de los aminoácidos, mediante enlaces peptídicos.

Los ribosomas son orgánulos celulares cuya función es sintetizar proteínas de acuerdo a información del ADN que se transcribió en ARN mensajero (ARNm). Se componen de proteínas y ARN ribosómico (ARNr).

La síntesis de proteínas se efectúa en el citoplasma, siguiendo la formación impuesta por el ARNm. Al unirse varios aminoácidos se obtiene la cadena proteica o polipéptido, dando origen a proteínas variadas. Según la disposición de la cadena, pueden formar proteínas fibrosas o globulares. Las primeras, también denominadas fibrilares, son poco solubles en agua y facilitan la contracción muscular, por lo que se hallan en tendones, también en cartílagos y huesos.

Reacciones de combinación, descomposición y desplazamiento

La materia se transforma continuamente. Cuando la transformación es interna, es decir, cuando la sustancia cambia tanto en apariencia física como composición, se habla de un cambio químico o reacción química. Éstas se pueden clasificar según el proceso químico ocurrido en reacciones de combinación, descomposición o desplazamiento.

Reacción de combinación Reacción de descomposición Reacción de desplazamiento
Proceso químico Combinación o síntesis. Descomposición. Desplazamiento o sustitución.
¿Qué ocurre? Dos o más sustancias puras se combinan para crear una nueva sustancia compuesta. Una sustancia compuesta se descompone para formar dos o más productos. Un elemento que conforma un compuesto es sustituido o desplazado por otro.
Representación A + B \rightarrow C

 

AB \rightarrow A + B

 

AB + X \rightarrow AX + B

 

Ejemplos Fe + S \rightarrow FeS

 

2 Zn + O_{2} \rightarrow 2 ZnO

2 H_{2}O \rightarrow 2 H_{2} + O_{2}

 

H_{2}CO_{3} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O

H_{2}SO_{4} + Fe \rightarrow FeSO_{4} + H_{2}

 

2 HCl + Zn \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2}

 

La era del guano

A mediados del siglo XIX, Perú tuvo uno de los mayores avances en el sector económico gracias a la exportación del guano. El auge de este sustrato, usado principalmente como abono y fertilizante, llevó al país a una estabilidad financiera y política jamás vista hasta entonces.

¿Qué es el guano?

El guano no es más que la masiva acumulación de los excrementos de aves marinas, focas o murciélagos. Se caracteriza por tener un color amarillento, sin embargo, las formaciones que provienen de épocas geológicas más antiguas, como el Plioceno, tienen un color rojizo.

Sulas en el guano de una isla peruana.

El guano está compuesto de amoniaco, ácido úrico, fosfórico, oxálico y ácidos carbónicos, además de sales. Su rico contenido de nitrógeno y fósforo lo convierte en un valioso fertilizante.

Amoniaco.
Ácido úrico.
Ácido fosfórico.
Ácido carbónico.

¿Sabías qué...?
El guano de murciélagos es uno de los fertilizantes naturales más famoso en la actualidad. Esto es porque contiene todas sustancias necesarias para que las plantas se desarrollen saludablemente.

Nitrógeno como fertilizante

Un fertilizante es una mezcla química que puede ser natural o sintética. Se utiliza para enriquecer el suelo y de este modo ayudar al crecimiento vegetal. Uno de los elementos químicos más importantes para las plantas es el nitrógeno (N), un macronutriente que sirve para la formación de proteínas, ácidos nucleicos y clorofila.

Hechos previos

Las islas del litoral peruano contaban con grandes depósitos de guano, y para aprovechar este recurso, el Estado se asoció con la empresa privada y extranjera. Francisco Quirós, comerciante peruano, fue el primero en asociarse y firmó un contrato en 1841 en el que obtenía los derechos de explotación del guano por 6 años a muy bajo costo.

La explotación del guano inició en 1841 en las islas de Chincha, las de Lobos de Afuera y Lobos de Adentro y las islas del sur hasta Tarapacá.

No pasó mucho tiempo para que el Estado comprendiera que no le había dado el valor suficiente a este recurso natural, pues los agricultores ingleses estaban dispuestos a pagar mucho más dinero. Esto despertó no sólo el interés de esta lucrativa actividad, sino que también provocó una inestabilidad durante 1841 y 1842, años en los que el Estado empezó a buscar mayores beneficios.

De este modo, lo que comenzó como un sistema de contrato de alquiler a Francisco Quirós, terminó en un convenio que otorgaba al Estado el 75 % del ingreso líquido.

Francisco Quirós y Ampudia, primer capitalista peruano que negoció con el Estado el alquiler de la explotación del guano.

Inicia Ramón Castilla, inicia la era del guano

Ramón Castilla llegó a la presidencia de Perú en 1845. Era un militar mestizo, con habilidad en política y una clara visión de las necesidades del país. Aunque su gobierno fue represivo y autoritario, permitió elecciones, la fiscalización del Congreso, invirtió en educación y creó el primer programa de obras públicas en el Perú. Todo ello gracias al inicio del auge del guano.

Luego de conocerse las virtudes del guano como fertilizante de tierra, éste se convirtió en la base de la economía peruana hasta 1879.

Ramón Castilla gobernó por dos períodos, de 1845 a 1851 y de 1855 a 1862. De 1851 a 1854 gobernó el general José Rufino Echenique, impuesto por Castilla.

¿Cómo se formó el guano?

El clima templado, así como la falta de lluvias en el litoral peruano hicieron posible que el excremento de aves marinas se acumulara durante siglos en los islotes de la costa, principalmente en las islas de Chincha.

El guano: principal ingreso fiscal

Con Ramón Castilla al mando, Perú se convirtió en el primer exportador mundial de guano y los ingresos generados por su venta fueron la principal fuente de ingreso fiscal, la cual aumentaba cada año de manera considerable.

Durante los dos períodos de gobierno de Castilla, el país contó con la mayor prosperidad y estabilidad política que se había vivido. Este presidente impuso un sistema de consignaciones en el que el Estado peruano autorizaba la explotación del guano en lugares específicos y por un tiempo determinado a empresarios o inversionistas. Éstos, también llamados consignatarios, tenían que asumir los gastos desde la extracción hasta la venta. Por consiguiente, al ingreso bruto se le debían restar los gastos y el producto neto se fraccionaba entre los consignatarios y el fisco.

El Contrato Dreyfus

El sistema de consignaciones se acabó durante el gobierno del presidente José Balta, quien le encomendó al ministro de Hacienda Nicolás de Piérola que convocara una licitación en París en la que vendería dos millones de toneladas de guano. Todo ello sin notificar a los consignatarios.

Portada del Contrato Dreyfus.

Este convenio comercial se llevó a cabo en 5 de julio de 1869 entre el Estado peruano y la firma Dreyfus y hermanos. Las condiciones que ofrecía el acuerdo eran excelentes, pues permitía, entre otras cosas, cubrir la deuda externa.

Los consignatarios hicieron reiteradas denuncias ante el Poder Judicial, las cuales no fueron escuchadas ya que el acuerdo con Dreyfus siguió adelante, aunque no por mucho tiempo. El dinero no fue invertido de manera correcta y en 1875 el contrato fue cancelado.

Fin de una era

La sobreexplotación del guano llevó a su parcial desaparición en las islas. La extracción del sustrato se redujo al mínimo tras el descubrimiento del alemán Fritz Haber, quien sintetizó sustancias con alto contenido de nitrógeno, lo que conllevó, finalmente, a la producción de abonos más económicos.

Para finales del siglo XX, Perú quedó inmerso en una crisis económica y social producto del despilfarro del dinero del guano y de la derrota en la Guerra del Pacífico ante Chile en 1879.

El químico alemán Fritz Haber ganó el Premio Nobel de Química en 1918 por realizar la síntesis del amoniaco.
El amoniaco es un compuesto químico de nitrógeno muy usado en la agricultura por sus beneficios en la nutrición de organismos terrestres.

Propiedades y nomenclatura de éteres

Los éteres son utilizados como solventes orgánicos en diversas reacciones de síntesis orgánica, así como en la separación de mezclas y purificación debido a sus propiedades física y químicas.

El dietil éter fue utilizado como anestésico quirúrgico en décadas pasadas, actualmente se prefiere el uso de sustancias cuyos efectos secundarios son menores.
El dietil éter fue utilizado como anestésico quirúrgico en décadas pasadas, actualmente se prefiere el uso de sustancias cuyos efectos secundarios son menores.

Los éteres (R-O–R´) son compuestos oxigenados que se caracterizan por tener dos cadenas carbonadas unidas a un átomo de oxígeno mediante enlaces simples C-O.

Dicho de otra forma, los éteres son el resultado de sustituir los hidrógenos de la molécula de agua por sustituyentes del tipo alquilo y arilo, entre otros.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ÉTERES

Los éteres son compuestos polares, ya que la suma de los momentos polares de sus enlaces es diferente de cero, así mismo los dos pares de electrones libres contribuyen a la polaridad de este tipo de compuestos.

Las fuerzas intermoleculares que predominan en los éteres son del tipo dipolo-dipolo. Además, debido a la ausencia de grupos hidroxilos en su estructura, no son capaces de formar enlaces o puentes de hidrogeno por lo cual sus puntos de ebullición son inferiores a los observados en alcoholes con masas molares semejantes.

Los éteres son sustancias más volátiles que los alcoholes.

En cuanto a su comportamiento químico, los éteres son sustancia de baja reactividad si se comparan con otros compuestos oxigenados, de allí que sean utilizados como solventes en diversas reacciones químicas.

Uno de los puntos a favor que presentan los éteres frente a otro solventes orgánicos polares como los alcoholes es que no se comportan como ácidos en presencia de una base fuerte y por tanto pueden ser utilizados en reacciones en medio básico sin riesgo alguno.

NOMENCLATURA DE ÉTERES

Según la nomenclatura funcional, los éteres se denominan al colocar el nombre de los sustituyentes en orden alfabético, seguidos de la palabra éter.

Por otra parte, debido a que los éteres son considerados derivados oxigenados de los alcanos, se pueden nombrar con la denominación del alcano correspondiente a la cadena principal precedido por el nombre del sustituyente alcoxido.

En el caso de los éteres cíclicos el nombre está conformado por el prefijo oxa- seguido del nombre del ciclo correspondiente, cuya numeración inicia en el átomo de oxígeno.

¡RECUERDA!

Las normas generales de nomenclatura orgánica son:

  1. Seleccionar la cadena principal, ésta siempre es la más larga y la que contiene el grupo funcional de mayor prioridad.
  2. Enumerar la cadena principal, para lo cual se asigna la numeración más baja posible al grupo funcional principal y a los sustituyentes e insaturaciones presentes en la estructura.
  3. Identificar y nombrar los sustituyentes presentes.
  4. Los sustituyentes se nombran en orden alfabético, en casos donde los sustituyentes se encuentran repetidos se utilizan prefijos de cantidad que no son considerados al momento de ordenar, por ejemplo: di = 2, tri = 3, tetra = 4, penta = 5, hexa = 6 y así sucesivamente.

¡Aplica lo aprendido!

Indica el nombre del siguiente éter.

  1. Ubicar los sustituyentes y enumerar la cadena principal de los mismos.

 

  1. El sustituyente señalado en azul es un alqueno, el nombre indica la posición del doble enlace seguida del prefijo correspondiente a la cadena principal y el sufijo –enil.

SUSTITUYENTES INSATURADOS

Para nombrar sustituyentes con doble y triple enlace es necesario cambiar los sufijos correspondientes a cada caso, como se indica a continuación:

-Alquenos, se cambia la terminación –eno por –enil.

-Alquinos, se cambia el sufijo –ino por -inil.

  1. El sustituyente señalado en verde tiene a su vez dos radicales iguales, los cuales se deben nombrar indicando la posición y utilizando el prefijo de cantidad correspondiente seguido del nombre de la cadena principal.

  1. Una vez que se nombran ambos sustituyentes, se agrega la palabra “éter” al final para completar el nombre del compuesto.