EL ADN (DNA)
Concepto
Químicamente son polinucleótidos constituidos por d-AMP, d-GMP, d-CMP y d-TMP. Los nucleótidos del ADN no tienen ni uracilo, ni ribosa, como ya se ha dicho.
Carácterísticas
Los ADN celulares tienen una elevada masa molecular, muchos millones de daltons. Así, por ejemplo: el genoma humano está formado por 3×109 pares de nucleótidos. Esto hace que sean moléculas de una gran longitud; por ejemplo: 1,7 µm en el caso del virus de la poliomielitis y 2,36 m si sumamos todo el ADN de todos los cromosomas de una célula humana. El ADN fue aislado por primera vez en 1869, pero hasta 1950 no se empezó a conocer su estructura.
Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas asociado a proteínas (histonas y otras) formando la cromatina, sustancia que constituye los cromosomas y a partir de la cual se transcribe la información genética. También hay ADN en ciertos orgánulos celulares (por ejemplo: plastos y mitocondrias).
ESTRUCTURA DEL ADN
Se pueden distinguir 3 niveles estructurales: – Estructura primaria: La secuencia de los nucleótidos.- Estructura secundaria: La doble hélice.- Estructura terciaria: Collar de perlas, estructura cristalina, ADN superenrollado. En las células eucariotas, a partir de la estructura 3ª, se dan otros niveles de empaquetamiento de orden superior.
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Es decir, la estructura primaria del ADN viene determinada por el orden de los nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los nombres de las bases o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los extremos 5′ y 3′ de la cadena nucleotídica. Así, por ejemplo:5’ACGTTTAACGACAAGTATTAAGACAAGTATTAA3′ La posibilidad de combinar cuatro nucleótidos diferentes y la gran longitud que pueden tener las cadenas polinucleotídicas, hacen que pueda haber un elevado número de polinucleótidos posibles, lo que determina que el ADN pueda contener el mensaje biológico o información genética y explica la diversidad del mensaje genético de todos los seres vivos Según el modelo de la doble hélice de WATSON y CRICK
1º) El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice. 2º) Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3’ð5′ y la otra en sentido inverso, 5’ð3′. 3º) Los grupos fosfato estarían hacia el exterior y de este modo sus cargas negativas interaccionarían con los cationes presentes en el nucleoplasma dando más estabilidad a la molécula.4º) Las bases nitrogenadas estarían hacia el interior de la hélice con sus planos paralelos entre sí y las bases de cada una de las hélices estarían apareadas con las de la otra asociándose mediante puentes de hidrógeno. 5º)
El apareamiento se realizaría únicamente entre la adenina y la timina, por una parte, y la guanina y la citosina, por la otra. Por lo tanto, la estructura primaria de una cadena estaría determinada por la de la otra, ambas cadenas serían complementarias. La complementariedad de las cadenas sugiere el mecanismo por el cual el ADN se copia -se replica- para ser trasferido a las células hijas. Ambas cadenas o hebras se pueden separar parcialmente y servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria (síntesis semiconservativa).
PROPIEDADES DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: DESNATURALIZACIÓN
Si una disolución de ADN se calienta suficientemente ambas cadenas se separan, pues se rompen los enlaces de hidrógeno que unen las bases, y el ADN se desnaturaliza. La temperatura de desnaturalización depende de la proporción de bases. A mayor proporción de C-G, mayor temperatura de desnaturalización, pues la citosina y la guanina establecen tres puentes de hidrógeno, mientras que la adenina y la timina sólo dos y, por lo tanto, a mayor proporción de C-G, más puentes de hidrógeno unirán ambas cadenas. La desnaturalización se produce también variando el pH o a concentraciones salinas elevadas. Si se restablecen las condiciones, el ADN se renaturaliza y ambas cadenas se unen de nuevo.
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS
Las grandes moléculas de ADN de las células eucariotas están muy empaquetadas ocupando así menos espacio en el núcleo celular y además como mecanismo para preservar su transcripción . Como hemos visto, en las células eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo asociado a ciertas proteínas: nucleoproteínas, formando la cromatina. En la cromatina, la doble hélice de ADN se enrolla alrededor de unas moléculas proteicas globulares, las histonas, formando los nucleosomas .
Cada nucleosoma contiene 8 histonas y la doble hélice de ADN da dos vueltas a su alrededor (200 pares de bases). El conjunto, si no está más empaquetado aún, forma una estructura arrosariada llamada collar de perlas .
Ahora bien, los nucleosomas pueden empaquetarse formando fibras de un grosor de 30 nm (fibra de 30 nm )
. Según el modelo del solenoide las fibras se forman al enrollarse seis nucleosomas por vuelta alrededor de un eje formado por las histonas H1. TIPOS DE ADN Según su estructura se distinguen los siguientes tipos de ADN: – Monocatenarios o de una cadena; por ejemplo los de algunos virus.- Bicatenarios, con dos hebras o cadenas (el resto de los virus, las bacterias y los eucariotas). A su vez, y en ambos casos, el ADN puede ser:- Lineal, como por ejemplo el del núcleo de las células eucariotas y el de algunos virus – Circular, como el de las mitocondrias, cloroplastos, bacterias y algunos virus.