Descubre por qué la molécula de ADN tiene una estructura en forma de hélice retorcida y cómo esto influye en su función biológica.
¿Por qué es el ADN retorcido?
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 la 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.
El ADN se enrolla en los cromosomas y está empaquetado en el núcleo de nuestras células. El aspecto retorcido del ADN es el resultado de las interacciones entre las moléculas que forman el ADN y el agua. Las bases nitrogenadas que componen los escalones de la escalera torcida se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. La adenina está unida a los pares de timina (A-T) y 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 el esqueleto azúcar-fosfato de la molécula son hidrófilas, lo que significa que son amantes del agua y tienen una afinidad por el agua.
El ADN está dispuesto de tal manera que el esqueleto y el esqueleto del 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 que las bases nitrogenadas entren en contacto con el fluido celular, la molécula se tuerce para reducir el espacio entre las bases nitrogenadas y las cadenas de fosfato y azúcar. El hecho de que las dos cadenas de ADN que forman la doble hélice sean anti-paralelas también ayuda a torcer la molécula. Antiparalelo significa que las hebras de ADN se ejecutan en direcciones opuestas, asegurando que las hebras encajen bien entre sí. Esto reduce la posibilidad de que el fluido se filtre entre las bases.
Replicación del ADN y síntesis de proteínas
La forma de doble hélice permite la replicación del ADN y la síntesis de proteínas. En estos procesos, el ADN torcido 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 ocurran los procesos de mitosis y meiosis.
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 luego se traduce para producir proteínas. Para que la transcripción del ADN tenga lugar, 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, pares de guanina con citosina y pares de adenina con uracilo para formar el transcrito de ARN. Después de la transcripción, el ADN se cierra y retuerce a su estado original.
Descubrimiento de la estructura del ADN
El crédito por el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN ha sido otorgado a James Watson y Francis Crick, quienes recibieron 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 modificaron su modelo de ADN de triple hélice propuesto anteriormente a un modelo de doble hélice para ADN.
La evidencia descubierta por el bioquímico Erwin Chargoff ayudó a Watson y Crick a descubrir el apareamiento de bases en el ADN. Chargoff demostró que las concentraciones de adenina en el ADN son iguales a las de la timina y que las concentraciones de citosina son iguales a la guanina. Con esta información, Watson y Crick pudieron determinar que la unión de la adenina a la timina (A-T) y la citosina a la guanina (C-G) forman los pasos de la forma de escalera torcida del ADN. La columna vertebral de azúcar-fosfato forma los lados de la escalera.
