La Estructura de Doble Hélice del ADN

Watson y Crick se dieron cuenta de que, uniendo por puentes de hidrógeno una base púrica de una cadena con una pirimidínica de la opuesta, la superficie ocupada es siempre la misma. La adenina solo puede unirse con la timina (formando dos puentes de hidrógeno), y la guanina solo puede unirse con la citosina (formando tres puentes de hidrógeno). Así se cumpliría el principio de proporcionalidad de Chargaff.

La especificidad de este apareamiento permite deducir la secuencia de bases de una cadena si se conoce la de la otra. Por esto, se dice que ambas cadenas son complementarias.

Estabilización y Formas de la Doble Hélice

La doble hélice se encuentra estabilizada por los puentes de hidrógeno entre pares de bases complementarias y por interacciones hidrofóbicas, que hacen que las bases apiladas estén ocultas en el interior de la estructura. Las unidades de fosfato y desoxirribosa, de carácter hidrofílico, quedan en el exterior.

Forma B

Es la forma más predominante y biológicamente común, pero no es la única.

Forma A

Es una doble hélice dextrógira (gira a la derecha), más corta y ancha que la forma B, y tiene un mayor número de nucleótidos por vuelta. Se presenta como consecuencia de un estado de desecación.

Forma Z

Es una doble hélice levógira, enrollada de izquierda a derecha, donde la cadena de desoxirribosa-fosfato describe una línea en zig-zag. Es la más estrecha, la más larga y la que tiene el mayor número de pares de bases por vuelta.

Tipos de ADN según su Estructura

• Monocatenario: Formado por una sola hebra. Es muy raro.
• Bicatenario: Formado por dos hebras. Puede ser circular (como en bacterias o mitocondrias) o lineal (como en el núcleo de las células eucariotas).

Desnaturalización y Renaturalización del ADN

La ruptura de los puentes de hidrógeno por calor, álcalis o compuestos químicos produce una separación física de las dos cadenas de ADN, un proceso conocido como desnaturalización.

Este proceso es reversible. Al desaparecer el agente desnaturalizante, las dos hebras se vuelven a unir y recuperan la estructura de doble hélice original, lo que se denomina renaturalización. La prueba de hibridación se basa en este principio para evaluar la relación genética entre diversos organismos, mostrando sus similitudes y diferencias.

Función del ADN: Almacenamiento y Transmisión de Información Genética

El ADN es una macromolécula que almacena información en los genes, mediante secuencias de bases específicas que codifican la secuencia de aminoácidos de una proteína. Esta información pasa del ADN al ARN mediante la transcripción. Posteriormente, la información del ARN se traduce a proteínas a través de la traducción.

Además, el ADN es el portador de la información genética, ya que la información que contiene se transmite de generación en generación.

El Ácido Ribonucleico (ARN)

Es un polirribonucleótido compuesto por guanina, adenina, citosina y uracilo. Estos ribonucleótidos se unen entre sí mediante un enlace fosfodiéster, formando cadenas generalmente más pequeñas que las de ADN.

Su estructura molecular es casi siempre monocatenaria (de una sola hebra). Al igual que el ADN, presenta una estructura primaria que viene definida por la secuencia de ribonucleótidos de la cadena. Con frecuencia, existen partes donde se establecen puentes de hidrógeno entre adenina (A) y uracilo (U) o entre guanina (G) y citosina (C), dando lugar a una estructura secundaria de tipo duplohelicoidal en ciertas regiones.

Tipos de ARN y sus Funciones

ARN mensajero (ARN-m)

Constituye entre el 3% y el 5% del ARN total. Su función es transmitir la información contenida en el ADN desde el núcleo hasta los ribosomas, donde su mensaje se traduce para sintetizar la secuencia de aminoácidos de una proteína. Su estructura es diferente en procariotas y eucariotas.

ARN mensajero eucariótico

Se forma a partir del ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) en el núcleo. Posee segmentos con información (exones) alternados con otros sin información (intrones). Presenta algunas zonas en doble hélice debido al apareamiento de bases complementarias.

• En su extremo 5′ posee una estructura llamada caperuza o cap (una guanosina trifosfato metilada), que participa en la unión al ribosoma y lo protege de la degradación.
• En el extremo 3′ se encuentra la cola de poli-A, una secuencia de 100 a 200 nucleótidos de adenina que aumenta su estabilidad.
• Este tipo de ARN es monocistrónico, es decir, solo contiene información para la síntesis de una única cadena polipeptídica.

ARN mensajero procariótico

No tiene caperuza ni cola de poli-A. Generalmente, son policistrónicos, lo que significa que contienen información para sintetizar varias cadenas polipeptídicas diferentes.

ARN ribosómico (ARN-r)

Es el tipo de ARN más abundante (80-85%). Forma parte de los ribosomas, representando aproximadamente el 60% de su masa. Su función es asociarse a proteínas para proporcionar la estructura de cada una de las subunidades que componen estos orgánulos. Existen varias cadenas de este tipo de ARN que se diferencian por su tamaño, el cual se expresa mediante el coeficiente de sedimentación (Svedberg, S).

ARN de transferencia (ARN-t)

Se encuentra disperso en el citoplasma, constituye aproximadamente el 15% del ARN total y es el de menor peso molecular. Su función es transportar los aminoácidos específicos presentes en el citoplasma hasta los ribosomas, donde se unirán para constituir las proteínas.

Poseen una característica estructura en forma de hoja de trébol, donde existen tramos de doble cadena (brazos) y bucles. Uno de los más importantes es el brazo anticodón, que posee un bucle con una secuencia de tres bases llamada anticodón, complementaria a un triplete del ARN mensajero llamado codón.

En el extremo 3′, que es donde se une el aminoácido, se sitúan siempre tres ribonucleótidos con la secuencia CCA (citosina-citosina-adenina).