LA ESTRUCTURA DEL ADN
Como resultado del análisis de las investigaciones realizadas, tanto por Maurice Wilkins y Rosalind Franklin, como por Erwin Chargaff, Watson y Crick, propusieron el modelo estructural de la molécula de ADN, cuyos aspectos más relevantes son :
- La molécula de ADN es una doble hélice, formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas) y enrolladas en un eje común.
- Las unidades de fosfato y desoxirribosa se encuentran en el exterior de la hélice, y hacia el interior están las bases nitrogenadas.
- El orden de las bases nitrogenadas en la molécula del ADN determina la información genética. Por su parte, los grupos azúcares y fosfatos solo tienen un papel estructural.
- La estructura se mantiene mediante enlaces de hidrógeno, entre las bases nitrogenadas complementarias.
- El emparejamiento de las bases nitrogenadas es especíco: adeninatimina, con doble enlace, y guanina-citosina, con un triple enlace. Si se conoce el orden de las bases de una de las dos cadenas, se puede deducir el orden exacto de las bases de la otra.
- El diámetro de la hélice es constante, porque las bases están siempre a una misma distancia
Estructura del ADN y sus implicaciones funcionales
Para entender cómo el ADN dirige la síntesis de proteínas, es fundamental conocer su estructura, ya que existe una relación inseparable entre esta y la función que realiza.
Al observar la estructura del ADN se advierte que posee propiedades que resaltan, como son la complementariedad de las bases nitrogenadas, la orientación opuesta de las hélices (antiparalelas), la secuencia de los nucleótidos y la mantención de la estructura por enlaces de baja energía, fácil de romper.
La guanina siempre se empareja con la citosina y la adenina con la timina. Asimismo, cada par de bases está unido por dos o tres enlaces de hidrógeno.
Las barandas de la escalera están compuestas por moléculas de azúcar (que es una pentosa desoxirribosa) y fosfatos que le dan el carácter ácido a los nucleótidos.
En la cadena de nucleótidos existe una unión química sólida (unión covalente) entre el fosfato de un nucleótido con la desoxirribosa del nucleótido siguiente, formando una hebra polinucleotídica.
Esta estructura es fundamental para la transferencia de información desde el gen a la proteína (transcripción y traducción) y también para la duplicación del ADN
Donde se requiere replicar el genoma entero para transmitir, de una generación a otra, las características determinadas genéticamente de cada especie.
Es decir, los procesos de transferencia de información genética, durante la expresión génica y la replicación del ADN, se sustentan en la estructura del ADN, dada por la complementariedad de los nucleótidos que forman los ácidos nucleicos.
Empaquetamiento del ADN
En los organismos eucariontes, el material genético o ADN se encuentra organizado en los cromosomas. Cada especie tiene un número característico de cromosomas.
En la especie humana es de 23 pares. Cada miembro del par es similar a su pareja. Los cromosomas están compuestos por ADN, proteínas, ARN y polisacáridos.
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¿Cómo es posible que el ADN, que es una molécula extremadamente larga, pueda entrar en el núcleo celular? El ADN puede medir varios centímetros de longitud, por lo tanto, debe ser acomodado en el interior del núcleo, de tan solo unas pocas micras de diámetro.
Para lograr esto se requiere una compactación de aproximadamente 7.000 veces. Si se alinea longitudinalmente, el ADN de todos los cromosomas de una célula humana (considerando el genoma haploide), alcanzaría un largo de 1,5 metros, dando una longitud promedio de 4-5 cm por cromosoma.
Esta compactación o condensación del ADN se conoce como empaquetamiento del material genético en el cromosoma.
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Este proceso está basado en diminutas partículas llamadas nucleosomas, solo visibles con el microscopio electrónico más potente.
Los nucleosomas
Para formar el nucleosoma se requiere de la presencia de proteínas cuaternarias llamadas histonas.
El ADN está enrollado secuencialmente alrededor de cada nucleosoma, formando una estructura en forma de rosario.
Un primer nivel de condensación se forma gracias a la unión con las proteínas denominadas histonas, a manera de un collar de cuentas: el ADN rodea un núcleo compuesto por ocho histonas
Este núcleo rodeado por ADN, más el ADN espaciador entre las cuentas, se denomina nucleosoma. Cada nucleosoma contiene un segmento de ADN de 146 nucleótidos más 8 histonas.
Los nucleosomas constituyen la unidad fundamental y esencial de la cromatina. De acuerdo al grado de compactación, la cromatina se clasi ca en eucromatina (representa la forma activa de la cromatina) y heterocromatina (es una forma inactiva de cromatina).
El ADN o ácido desoxirribonucleico, cuando se observa, aparece en forma de lamentos débilmente entrelazados a modo de ovillo, denominados cromatina.
Justo antes de que la célula se divida, la cromatina se condensa y adquiere la forma que conocemos como cromosomas.