jueves, 11 de agosto de 2011

El ácido desoxirribonucleico (ADN)



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El médico suizo F.Miescher en 1869, a partir de núcleos celulares de leucocitos, una sustancia formada químicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, a la que denominó nucleína. Posteriormente, se demostró que la sustancia aislada era un ácido, y se llamó ácido nucleico.

En la década de los años treinta, A. Kossel y P. Levene establecieron que la nucleína era el ácido desoxirribonucleico (ADN), que, como sabemos, está constituido por subonidades que se repiten en la molécula. Estas subunidades son los nucleótidos.

El ADN es un polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina, guarina, citosina y timina. Al igual que ocurre con las proteínas, el ADN posee diferentes niveles de complejidad estructural.

Presenta, fundamentalmente, estructura primaria y secundaria; aunque asociado o no a proteínas nucleares, adopta estructuras superenrolladas o empaquetadas que equivaldrían a una estructura terciaria.

Estructura primaria

Es la secuencia de nucleótidos, de estructura y dimensiones conocidas, unidos por enlaces fosfodiéster. Los enlaces fosfodiéster se establecen entre el radical fosfato situado en el carbono 5' de un nucleótido y el radical hidroxilo (-OH) del carbono 3' del siguiente nucleótido (enlaces 5' -> 3').

Una cadena de ADN presenta dos extremos libres: el 5', unido al grupo fosfato, y el 3', unido a un hidroxilo.

Las cadenas de nucleótidos se diferencian en el tamaño, en la composición y en la secuencia de bases que indica el orden en que A, T, C y G se sitúan en la cadena. Cuando se representa una cadena de ADN, normalmente solo se indica la secuencia de desoxirribonucleótidos de manera abreviada. Así, la desoxiadenosín-5'-monofosfato (AMP) se abreviaría simplemente con la inicial de la base que contiene: A.


Estructura secundaria: el modelo de Watson y Crick

La estructura espacial del ADN fue establecida en 1953 por Watson y Crick. Ya se sabía que estaba formado por nucleótidos de estructura y dimensiones conocidas, unidos por enlaces fosfodiéster. Además, aprovecharon los trabajos realizados por Chargaff, Franklin y Wilkins sobre el contenido de las bases nitrogenadas y la difracción de rayos X, como base para descubrir la estructura del ADN:

. El ADN es una molécula larga, rígida y no plegada, como ocurre en las proteínas.

. En la molécula existen detalles estructurales repetidos cada 0,34 nm y cada 3,4 nm.

. La composición en bases varía, pero para la misma especie, el contenido en bases púricas es igual al de pirimidínicas; o, lo que es lo mismo, la proporción de adenina es igual a la de timina, y la de citosina igual a la de guanina.

Watson y Crick propusieron un modelo que era compatible con estos datos y que permitía comprender el funcionamiento del ADN en la trasmisión de la información genética:

El ADN es una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario; las bases nitrogenadas se encuentran situadas en el interior. Los planos de sus anillos son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. Así, esta estructura recuerda a una escalera de caracol en la que los peldaños son las bases nitrogenadas, y los pasamanos las cadenas formadas por el azúcar y el ácido fosfórico.

. El enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha) y plectonémico, es decir, que para que las dos cadenas se separen es necesario que se desenrollen.

. Cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por una distancia de 0,34 nm, y cada vuelta de la doble hélice está formada por 10 pares de nucleótidos; esto supone una longitud de 3,4 nm por vuelta de hélice.

. Las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas, es decir, los enlaces 5' -> 3' están orientados en sentidos opuestos y son complementarias, o, lo que es lo mismo, existe una correspondencia entre las bases nitrogenadas.