Biología para no profesionales I

Los componentes del ADN son los nucleótidos. Los componentes importantes de cada nucleótido son una base nitrogenada, la desoxirribosa (azúcar de 5 carbonos) y un grupo fosfato (véase la figura 1). Cada nucleótido recibe un nombre en función de su base nitrogenada. La base nitrogenada puede ser una purina, como la adenina (A) y la guanina (G), o una pirimidina, como la citosina (C) y la timina (T). El uracilo (U) también es una pirimidina (como se ve en la figura 1), pero sólo se da en el ARN, del que hablaremos más adelante.

Figura 1. Cada nucleótido está formado por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. El azúcar es la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN.

Los nucleótidos se combinan entre sí mediante enlaces covalentes conocidos como enlaces fosfodiéster o enlaces. El residuo de fosfato se une al grupo hidroxilo del carbono 5′ de un azúcar de un nucleótido y al grupo hidroxilo del carbono 3′ del azúcar del siguiente nucleótido, formando así un enlace fosfodiéster 5′-3′.

En la década de 1950, Francis Crick y James Watson trabajaron juntos para determinar la estructura del ADN en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Otros científicos como Linus Pauling y Maurice Wilkins también estaban explorando activamente este campo. Pauling había descubierto la estructura secundaria de las proteínas mediante la cristalografía de rayos X. En el laboratorio de Wilkins, la investigadora Rosalind Franklin utilizaba métodos de difracción de rayos X para comprender la estructura del ADN. Watson y Crick pudieron reconstruir el rompecabezas de la molécula de ADN basándose en los datos de Franklin porque Crick también había estudiado la difracción de rayos X (Figura 2). En 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina. Desgraciadamente, para entonces Franklin había muerto, y los premios Nobel no se conceden a título póstumo.

Figura 2. El trabajo de los científicos pioneros (a) James Watson, Francis Crick y Maclyn McCarty condujo a nuestra comprensión actual del ADN. La científica Rosalind Franklin descubrió (b) el patrón de difracción de rayos X del ADN, que ayudó a dilucidar su estructura de doble hélice. (crédito a: modificación del trabajo de Marjorie McCarty, Public Library of Science)

Watson y Crick propusieron que el ADN está formado por dos hebras que se enroscan entre sí para formar una hélice derecha. El emparejamiento de bases tiene lugar entre una purina y una pirimidina, es decir, la A se empareja con la T y la G con la C. La adenina y la timina son pares de bases complementarias, y la citosina y la guanina también lo son. Los pares de bases se estabilizan mediante enlaces de hidrógeno; la adenina y la timina forman dos enlaces de hidrógeno y la citosina y la guanina forman tres enlaces de hidrógeno. Las dos cadenas son antiparalelas por naturaleza; es decir, el extremo 3′ de una cadena se enfrenta al extremo 5′ de la otra. El azúcar y el fosfato de los nucleótidos forman la columna vertebral de la estructura, mientras que las bases nitrogenadas se apilan en su interior. Cada par de bases está separado del otro par de bases por una distancia de 0,34 nm, y cada vuelta de la hélice mide 3,4 nm. Por lo tanto, hay diez pares de bases por vuelta de la hélice. El diámetro de la doble hélice de ADN es de 2 nm, y es uniforme en todo su recorrido. Sólo el emparejamiento entre una purina y una pirimidina puede explicar el diámetro uniforme. La torsión de las dos hebras una alrededor de la otra da lugar a la formación de surcos mayores y menores uniformemente espaciados (Figura 3).

Figura 3. El ADN tiene (a) una estructura de doble hélice y (b) enlaces fosfodiéster. Los (c) surcos mayores y menores son sitios de unión para las proteínas de unión del ADN durante procesos como la transcripción (la copia del ARN a partir del ADN) y la replicación.

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