Estructura del ADN

Te explicamos qué es la estructura del ADN, qué tipos existen y cómo fue descubierta. Además, la estructura del ARN.

¿Qué es la estructura del ADN?

La estructura del ADN es la configuración tridimensional que adoptan los átomos de la molécula de ácido desoxirribonucleico, o ADN.

El ADN es una biomolécula muy grande que se encuentra en las células de todos los seres vivos. Tiene la función de almacenar información genética, es decir, de guardar y transmitir información entre una generación y otra. El ADN está formado por muchísimos átomos asociados entre sí, que forman una estructura llamada estructura de doble hélice.

La descripción de la doble hélice del ADN recibió el nombre de “modelo de Watson y Crick”, en honor a sus descubridores: el científico estadounidense James Watson y su colega británico, Francis Crick. Junto a Maurice Wilkins, biofísico neozelandés, recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1962.

El descubrimiento de la estructura del ADN significó un gran avance en el campo de la biología, porque fue el primer paso para comprender los mecanismos químicos de la herencia. Una vez descifrada la estructura del ADN, los especialistas en genética lograron describir en detalle cómo se transmiten los genes entre una generación y otra.

Ver además: Genética

El modelo de Watson y Crick

Se llama “modelo de Watson y Crick” a la descripción de la estructura del ADN, descifrada por los científicos James Watson y Francis Crick.

Este modelo plantea que el ADN es una biomolécula formada por dos largas cadenas de unidades repetitivas, llamadas nucleótidos. Estos se disponen formando una hélice doble, en la cual se guarda toda la información genética.

Los nucleótidos del ADN

Los nucleótidos son la unidad fundamental de los ácidos nucleicos, es decir del ARN y del ADN. Se disponen uno a continuación del otro, como un collar de perlas, y forman una extensa cadena. El ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN) están formados por largas tiras de nucleótidos.

Cada nucleótido de ADN está formado por los siguientes componentes:

1. Un azúcar. Es un carbohidrato de 5 carbonos, llamado desoxirribosa.
2. Una base nitrogenada. Es un compuesto cíclico rico en átomos de nitrógeno. Las bases nitrogenadas del ADN pueden ser de cuatro tipos: adenina (A), citosina (C), timina (T) o guanina (G). La adenina y la guanina pertenecen al grupo de las purinas, mientras que la timina y la guanina son pirimidinas.
3. Un grupo fosfato. Es un grupo de átomos rico en fósforo y oxígeno.

Los nucleótidos se unen a través de un enlace químico entre el grupo fosfato de un nucleótido y el azúcar de otro. Cada uno tiene su propia base nitrogenada, de modo que se va conformando una secuencia lineal de bases, por ejemplo: ATCGAA.

Esta disposición secuencial de bases nitrogenadas es la clave de la estructura del ADN, porque a través de ella se guarda toda la información genética. Se dice que el lenguaje de la genética es un alfabeto de cuatro letras: A,T, C, G.

En la molécula de ADN existen dos cadenas de nucleótidos, dispuestas de forma antiparalela (apuntando en direcciones opuestas), mientras sus bases nitrogenadas quedan enfrentadas unas a otras. La segunda cadena de nucleótidos se llama “cadena complementaria”.

Mas en: Código genético

La estructura doble hélice del ADN

La estructura de doble hélice del ADN es la organización espacial que adoptan las dos cadenas de nucleótidos de esta biomolécula. La descripción de la doble hélice fue el aporte más original del modelo propuesto por Watson y Crick. Estos científicos demostraron que el ADN forma dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí, que giran sobre su eje hacia el lado derecho.

Sucede que entre las dos cadenas hay enlaces químicos que las mantienen juntas, principalmente entre sus bases nitrogenadas. Watson y Crick descubrieron que la manera en que se dan estas uniones da por resultado una torsión de las cadenas, por lo cual recibieron el Premio Nobel en 1962.

Ver también: Ácidos nucleicos

Niveles de organización de la estructura del ADN

Se distinguen tres niveles de organización en la estructura del ADN:

• Estructura primaria. Se refiere a la serie de nucleótidos encadenados, cuya secuencia de bases nitrogenadas codifica la información genética.
• Estructura secundaria. Se refiere a la estructura de la doble hélice de cadenas complementarias, unidas a través de las bases nitrogenadas. Esta unión respeta determinadas relaciones: adenina se une siempre con timina, y citosina con guanina.
• Estructura terciaria. Se refiere a la manera de almacenar el ADN en el interior de la célula, dentro de estructuras llamadas cromosomas. Estas moléculas deben plegarse y ordenarse en un espacio reducido, de modo que se asocian con proteínas para formar una estructura compactada.

Ver además: Biomoléculas

Descubrimiento de la estructura del ADN

La forma molecular específica del ADN fue descubierta en 1950, a pesar de que la existencia de ácidos nucleicos se conocía desde antes. Su descubrimiento se le atribuye principalmente a los científicos James Watson, estadounidense, y Francis Crick, británico, quienes propusieron el modelo de doble hélice de la estructura del ADN.

Sin embargo, no eran los únicos investigaban este tema. Su trabajo se basó en la información obtenida previamente por la británica Rosalind Franklin, experta en la cristalografía de rayos X.

Gracias a una imagen particularmente nítida que Franklin obtuvo mediante esta técnica (la célebre “Fotografía 51”), Watson y Crick pudieron deducir y formular un modelo tridimensional para el ADN.

Otros tipos de ADN

Existen otros tipos de ADN, que se conocieron luego de que se descifrara la estructura de doble hélice del ADN.

Estos son:

• ADN-B. Es el tipo de ADN más abundante en los seres vivos y el único que sigue el modelo de doble hélice propuesto por Watson y Crick. Su estructura es una hélice regular, que deja surcos denominados “surco mayor” y “surco menor”.
• ADN-A. Es un tipo de ADN que se encuentra bajo condiciones de escasa humedad y baja temperatura. Presenta, al igual que la B, surcos recurrentes aunque de proporciones distintas (más amplias y menos profundas para el surco menor). Se caracteriza por tener una estructura de hélice más abierta.
• ADN-Z. Es un tipo de ADN con una doble hélice que forma giros hacia la izquierda, en lugar de hacerlo hacia la derecha. Esta característica hace que se forme un esqueleto en zigzag muy particular. La estructura de ADN-Z es común en porciones del ADN que tienen secuencias que alternan purinas y pirimidinas (GCGCGC). Es una doble hélice más estrecha y alargada que las anteriores.

Estructura del ARN

El ARN (ácido ribonucleico) es un ácido nucleico con una estructura más sencilla que el ADN. Se trata de una molécula que no tiene una estructura de doble hélice sino que está formada por una secuencia de nucleótidos, que mantiene una estructura de cadena simple y lineal. Consiste en una única cadena de nucleótidos, cuya composición general es la siguiente:

1. Un azúcar. Es un carbohidrato de 5 carbonos, llamado ribosa.
2. Una base nitrogenada. Es un compuesto cíclico rico en átomos de nitrógeno. Las bases nitrogenadas del ARN pueden ser de cuatro tipos: adenina (A), citosina (C), uracilo (U) o guanina (G).
3. Un grupo fosfato. Es un grupo de átomos rico en fósforo y oxígeno.

Los nucleótidos que forman el ARN son distintos a los del ADN. Se diferencian en el tipo de azúcar que los compone y en la utilización de una base nitrogenada llamada uracilo (U), en lugar de timina (T).

Sigue con:

Referencias

• De Robertis, E.Fundamentos de biología celular y molecular. Edición 4º.El ateneo (2010).
• Alberts, Bruce (2004). Biología molecular de la célula (4ta ed edición). Ediciones Omega.