Estructura de Doble Hélice del ADN

En biología, "doble hélice" es un término usado para describir la estructura del ADN. Una doble hélice de ADN consiste en dos cadenas espirales de ácido desoxirribonucleico. La forma es similar a la de una escalera de caracol. El ADN es un ácido nucleico compuesto de bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina y timina), un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa) y moléculas de fosfato. Las bases de nucleótidos del ADN representan los escalones de la escalera, y las moléculas de desoxirribosa y fosfato forman los lados de la escalera.

¿Por Qué Se Tuerce El ADN?

El ADN se enrolla en cromosomas y se empaqueta estrechamente en el núcleo de nuestras células. El aspecto de torsión del ADN es el resultado de las interacciones entre las moléculas que componen el ADN y el agua. Las bases nitrogenadas que comprenden los escalones de la escalera retorcida se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. La adenina está unida con timina (A-T) y los pares de guanina con citosina (G-C). Estas bases nitrogenadas son hidrófobas, lo que significa que carecen de afinidad por el agua. Dado que el citoplasma celular y el citosol contienen líquidos a base de agua, las bases nitrogenadas desean evitar el contacto con los fluidos celulares. Las moléculas de azúcar y fosfato que forman la cadena principal de azúcar-fosfato de la molécula son hidrófilas, lo que significa que son amantes del agua y tienen afinidad por el agua.

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El ADN está dispuesto de tal manera que el fosfato y la cadena principal de azúcar están en el exterior y en contacto con el fluido, mientras que las bases nitrogenadas están en la porción interna de la molécula. Con el fin de evitar adicionalmente que las bases nitrogenadas entren en contacto con el fluido celular, la molécula se retuerce para reducir el espacio entre las bases nitrogenadas y las hebras de fosfato y azúcar. El hecho de que las dos cadenas de ADN que forman la doble hélice sean antiparalelas también ayuda a torcer la molécula. Antiparalelo significa que las hebras de ADN corren en direcciones opuestas, asegurando que las hebras encajen estrechamente entre sí. Esto reduce la posibilidad de que el fluido se filtre entre las bases.

Replicación de ADN y Síntesis de Proteínas

La forma de doble hélice permite que se produzca la replicación del ADN y la síntesis de proteínas. En estos procesos, el ADN retorcido se desenrolla y se abre para permitir que se haga una copia del ADN. En la replicación del ADN, la doble hélice se desenrolla y cada hebra separada se usa para sintetizar una nueva hebra. A medida que se forman las nuevas cadenas, las bases se emparejan hasta que se forman dos moléculas de ADN de doble hélice a partir de una única molécula de ADN de doble hélice. La replicación del ADN es necesaria para que se produzcan los procesos de mitosis y meiosis.

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En la síntesis de proteínas, la molécula de ADN se transcribe para producir una versión de ARN del código de ADN conocido como ARN mensajero (ARNm). La molécula de ARN mensajero se traduce entonces para producir proteínas. Para que tenga lugar la transcripción del ADN, la doble hélice del ADN debe desenrollarse y permitir que una enzima llamada ARN polimerasa transcriba el ADN. El ARN también es un ácido nucleico, pero contiene la base uracilo en lugar de timina. En la transcripción, la guanina se empareja con la citosina y la adenina se empareja con el uracilo para formar el transcrito de ARN. Después de la transcripción, el ADN se cierra y vuelve a su estado original.

Descubrimiento de la Estructura del ADN

El crédito por el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN se ha otorgado a James Watson y Francis Crick, galardonados con un Premio Nobel por su trabajo. La determinación de la estructura del ADN se basó en parte en el trabajo de muchos otros científicos, incluida Rosalind Franklin. Franklin y Maurice Wilkins utilizaron la difracción de rayos X para determinar pistas sobre la estructura del ADN. La foto de difracción de rayos X del ADN tomada por Franklin, llamada "fotografía 51", mostró que los cristales de ADN forman una forma de X en la película de rayos X. Las moléculas con forma helicoidal tienen este tipo de patrón en forma de X. Usando evidencia del estudio de difracción de rayos X de Franklin, Watson y Crick revisaron su modelo de ADN de triple hélice propuesto anteriormente a un modelo de doble hélice para el ADN.

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La evidencia descubierta por el bioquímico Erwin Chargoff ayudó a Watson y Crick a descubrir el emparejamiento de bases en el ADN. Chargoff demostró que las concentraciones de adenina en el ADN son iguales a las de la timina, y las concentraciones de citosina son iguales a la guanina. Con esta información, Watson y Crick pudieron determinar que la unión de adenina a timina (A-T) y citosina a guanina (C-G) forman los pasos de la forma de escalera retorcida del ADN. La columna vertebral de azúcar-fosfato forma los lados de la escalera.

Fuentes

• "El Descubrimiento de la Estructura Molecular del ADN - La Doble Hélice.” Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.