Ensamblando la Doble Hélice: La Estructura del ADN

  1. Educación
  2. Ciencia
  3. Ensamblando la Doble Hélice: La Estructura del ADN

Los nucleótidos son los verdaderos bloques de construcción del ADN. Hay tres componentes de un solo nucleótido: un azúcar desoxirribosa, un fosfato y una de las cuatro bases. Para hacer una molécula completa de ADN, los nucleótidos simples se unen para formar cadenas que se unen como pares emparejados y forman largas hebras dobles. Este artículo lo guía a través del proceso de montaje.

El ADN normalmente existe como una molécula de doble cadena. En los seres vivos, las nuevas hebras de ADN siempre se juntan utilizando una hebra preexistente como patrón.

Empezando por uno: Tejiendo una sola hebra

Cientos de miles de nucleótidos se unen para formar una cadena de ADN. Pero no se conectan al azar. Los nucleótidos son un poco como las monedas en el sentido de que tienen dos “caras”: una cara de fosfato y otra de azúcar. Los nucleótidos sólo pueden hacer una conexión uniendo los fosfatos a los azúcares. Las bases se enrollan paralelas entre sí (apiladas como monedas) y los azúcares y fosfatos corren perpendiculares a la pila de bases. Una hebra larga de nucleótidos reunidos de esta manera se llama hebra de polinucleótido (poly que significa muchos).

Debido a la forma en que se numeran las estructuras químicas, el ADN tiene “extremos” numerados. El extremo de fosfato se denomina extremo 5′ (5-prime), y el extremo de azúcar se denomina extremo 3′ (3-prime). Los enlaces entre un fosfato y dos moléculas de azúcar en una cadena de nucleótidos se denominan colectivamente enlaces fosfodiester. Esta es una forma elegante de decir que dos azúcares están unidos entre sí por un fosfato.

Después de que se forman, las hebras de ADN no disfrutan siendo solteras; siempre están buscando una coincidencia. La disposición en la que las hebras de ADN coinciden es muy, muy importante. Una serie de reglas dictan cómo dos hebras solitarias de ADN encuentran su pareja perfecta y eventualmente forman la estrella del espectáculo, la molécula que has estado esperando – la doble hélice.

Doblando: Adición del segundo capítulo

Una molécula completa de ADN tiene

  • Dos filamentos de polinucleótidos uno al lado del otro se retorcieron juntos.
  • Bases unidas en pares en el centro de la molécula.
  • Azúcares y fosfatos en el exterior, formando una “columna vertebral”.

Si tuvieras que desenroscar una doble hélice de ADN y colocarla en posición horizontal, se parecería mucho a una escalera. Las bases están unidas entre sí en el centro para formar los peldaños, y los azúcares están unidos entre sí por fosfatos para formar los lados de la escalera. Suena bastante sencillo, pero este arreglo de escalera tiene algunas características especiales.

Si se separara la escalera en dos filamentos de polinucleótidos, se vería que los filamentos están orientados en direcciones opuestas. Las ubicaciones del azúcar y el fosfato dan a los nucleótidos cabezas y colas, dos extremos distintos. Aquí se aplica la orientación de las colas de cabeza (o en este caso, 5′-3′). Este arreglo de cabeza a cola se llama antiparalelo, que es una forma elegante de decir paralelo y correr en direcciones opuestas. Parte de la razón por la que las hebras deben orientarse de esta manera es para garantizar que las dimensiones de la molécula de ADN sean uniformes a lo largo de toda su longitud. Si las hebras se juntaran en una disposición paralela, los ángulos entre los átomos serían todos incorrectos, y las hebras no encajarían juntas.

La molécula tiene garantizado el mismo tamaño en todas partes, ya que las bases se complementan entre sí, formando piezas enteras del mismo tamaño. La adenina complementa la timina y la guanina la citosina. Las bases siempre coinciden de esta manera complementaria. Por lo tanto, en cada molécula de ADN, la cantidad de una base es igual a la cantidad de su base complementaria. Esta condición se conoce como las reglas de Chargaff.

Un resultado importante del emparejamiento complementario de las bases es la forma en que los filamentos se unen entre sí. Se forman enlaces de hidrógeno entre los pares de bases. El número de bonos entre los pares de base difiere; los pares G-C tienen tres bonos, y los pares A-T tienen sólo dos. Cada molécula de ADN tiene cientos de miles de pares de bases, y cada par de bases tiene múltiples enlaces, por lo que los peldaños de la escalera están fuertemente unidos entre sí.

Cuando están dentro de una célula, las dos hebras de ADN se retuercen suavemente una alrededor de la otra como una escalera de caracol. La disposición antiparalela de los dos hilos es lo que causa la torsión. Debido a que las hebras corren en direcciones opuestas, tiran de los lados de la molécula en direcciones opuestas, haciendo que toda la cosa se retuerza alrededor de sí misma.

La mayoría de las espirales de ADN que se producen de forma natural giran en el sentido de las agujas del reloj. Un giro completo (o vuelta completa) ocurre cada diez pares de bases aproximadamente, con las bases protegidas de forma segura en el interior de la hélice. La forma helicoidal es una de las formas en que la información que transporta el ADN está protegida contra daños que pueden resultar en mutaciones.

Hay algunos detalles adicionales sobre el ADN que usted necesita saber:

  • Una cadena de ADN se mide por el número de pares de bases que tiene.
  • La secuencia de bases en el ADN no es aleatoria. La información genética en el ADN se lleva en el orden de los pares de bases. De hecho, los genes están codificados en las secuencias base.
  • El ADN utiliza una cadena de ADN preexistente como patrón o plantilla en el proceso de ensamblaje. El ADN no se forma por sí solo. El proceso de crear una nueva hebra de ADN utilizando una hebra preexistente se llama replicación.