Estructura del ADN

Por Susha Cheriyedath, M.Sc.Revisado por Sally Robertson, B.Sc.

El descubrimiento de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick en el año 1953 es uno de los descubrimientos científicos más revolucionarios hasta la fecha. Sin embargo, las investigaciones que condujeron al descubrimiento de la estructura del ácido nucleico comenzaron varios años antes e implicaron a muchos investigadores diferentes en todo el mundo.

Desarrollos tempranos

Fue en 1869 cuando el bioquímico suizo Frederich Miescher fue el primero en identificar que el ADN estaba presente en el interior de los núcleos de los linfocitos. Sin embargo, la importancia de la molécula no se comprendió hasta más de 50 años después. En 1919, el bioquímico ruso Phoebus Levene propuso que los ácidos nucleicos están formados por nucleótidos, que se componen de una de las cuatro bases: A (adenina), T (timina), G (guanina) y C (citosina); un azúcar y un grupo fosfato.

El bioquímico austriaco Erwin Chargaff, inspirado por el artículo de Oswald Avery de 1944 sobre el ADN como material genético, lanzó un proyecto de investigación centrado en la química de los ácidos nucleicos en la década de 1950. A partir de sus observaciones sobre la cantidad de bases en el ADN, elaboró la regla de Chargaff, que establece que la cantidad total de purinas (A + G) es casi igual a la cantidad total de pirimidinas (C + T). La combinación de los descubrimientos de Levene y el crucial trabajo de cristalografía de rayos X sobre la estructura del ADN realizado por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, sentó las bases para el innovador descubrimiento de la estructura de la doble hélice por parte de Watson y Crick en 1953.

En 1962, Watson, Crick y Wilkins recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Medicina «por sus descubrimientos sobre la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia para la transferencia de información en la materia viva».

La doble hélice del ADN

Estructura y componentes

El ADN está formado por 2 cadenas o hebras de polinucleótidos, enrolladas una alrededor de la otra de forma que parecen una escalera retorcida. Esta estructura se denomina doble hélice. La columna vertebral de cada una de estas cadenas es un patrón repetitivo de un azúcar de 5 carbonos y un grupo fosfato. Cada azúcar está unido a una de las cuatro bases que contienen nitrógeno: A, T, G o C.

El azúcar presente en el nucleótido es una desoxirribosa, de ahí el nombre de ácido desoxirribonucleico (ADN). En la estructura de doble hélice del ADN, las cuatro bases están confinadas en el interior de la doble hélice, mantenidas en su lugar por enlaces de hidrógeno (H) que unen las bases complementarias en las dos hebras. Los azúcares y fosfatos del ADN están en el exterior de la doble hélice.

Enlace de hidrógeno

La adenina y la timina están emparejadas por dos enlaces H, mientras que la citosina y la guanina están emparejadas por tres enlaces H. Las bases se apilan en la escalera y el enlace hidrofóbico entre las bases da estabilidad a la molécula de ADN.

Emparejamiento de bases complementarias

Las dos hebras de ADN de la doble hélice van en direcciones opuestas (antiparalelas entre sí) para ayudar a las bases de cada par de bases a encajar en la doble hélice. Esto significa que los nucleótidos de cada hebra de ADN son exactamente complementarios a los de la otra hebra.

El emparejamiento complementario de las bases A con T y G con C permite optimizar los niveles de energía dentro de la doble hélice. En esta disposición de doble hélice, la anchura de cada par de bases sigue siendo la misma, lo que significa que se mantiene la misma distancia entre las espinas dorsales de azúcar-fosfato, a lo largo de la molécula de ADN. Los giros o vueltas en las dos espinas dorsales de azúcar-fosfato de la doble hélice se producen cada diez pares de bases, lo que maximiza la eficiencia del empaquetamiento de pares de bases.

Las dos hebras de polinucleótidos de la doble hélice de ADN proporcionan una base simple para copiar la información en la molécula. Al separarse, cada una de las dos hebras sirve de plantilla para crear una copia exacta o idéntica de la molécula de ADN.

1. http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
3. http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html
4. http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397
5. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Lectura adicional

• Todo el contenido del ADN
• ¿Qué es el ADN?
• Propiedades del ADN
• Modificaciones químicas del ADN
• Funciones biológicas del ADN

Escrito por

Susha Cheriyedath

Susha es licenciada en Ciencias (B.Sc.) en Química y Máster en Bioquímica por la Universidad de Calicut, India. Siempre tuvo un gran interés por las ciencias médicas y de la salud. Como parte de su maestría, se especializó en Bioquímica, con énfasis en Microbiología, Fisiología, Biotecnología y Nutrición. En su tiempo libre, le encanta cocinar una tormenta en la cocina con sus experimentos de horneado súper desordenados.

Citaciones