Estructura y Organización del ADN: De la Doble Hélice a la Cromatina
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Variaciones de la Estructura del ADN
Desnaturalización y Renaturalización del ADN
Las cadenas de ADN (y de ARN) se estabilizan por puentes de hidrógeno (A=T, A=U y C≡G) y por interacciones hidrofóbicas entre las bases.
La subida de temperatura (85°C), llamada temperatura de fusión, determina la rotura de todos los puentes de hidrógeno y las cadenas se separan. Se dice que la molécula se ha desnaturalizado. Esta desnaturalización es reversible. Manteniendo cadenas complementarias de ADN durante unas horas a 65°C, la molécula vuelve a su estado nativo.
Las moléculas de ADN con mayor contenido en C+G tendrán una temperatura de fusión más elevada por el mayor número de puentes de hidrógeno que hay que romper para que se desnaturalicen.
Hibridación del ADN
Es cuando la renaturalización del ADN se produce entre dos cadenas de ADN de diferentes especies. El porcentaje de renaturalización entre ambas cadenas nos indica el grado de parentesco evolutivo entre ambas especies.
Modelos de Doble Hélice de ADN
Forma B
Es la descrita por Watson y Crick. Dextrógira. Los planos de las bases son perpendiculares al eje de la molécula que los atraviesa por el centro. Es la forma normal del ADN en disolución.
Forma A
Dextrógira. Los planos de las bases se encuentran inclinados y el eje de la molécula no los atraviesa por el centro. Aparece cuando se deseca la forma B.
Forma Z
Levógira. Tiene un arrollamiento irregular en zig-zag. La forma Z constituye señales para las proteínas reguladoras.
El Empaquetamiento del ADN: La Cromatina
Las moléculas de ADN tienen carácter ácido (cada nucleótido proporciona una carga negativa del grupo fosfato). Por tanto, una molécula con millones de nucleótidos tendrá dos cargas negativas por cada par de bases (polianión). Estas cargas tienden a repelerse entre sí.
Por otra parte, se debe introducir una molécula muy larga en un espacio reducido.
Para resolver estos dos problemas, el ADN se encuentra asociado a proteínas (histonas) y a otras no histónicas. Las histonas son proteínas de baja masa molecular relativa y muy básicas (más del 20% de sus aminoácidos son lisina y arginina).
Al complejo formado por ADN y proteínas asociadas se le denomina CROMATINA.
Hay varios niveles de empaquetamiento del ADN a lo largo de las distintas etapas de la vida celular.
Primer Nivel de Empaquetamiento
Las histonas se asocian al ADN para formar una fibra de 10 nanómetros llamada collar de perlas. Esta fibra está constituida por una sucesión de partículas llamadas nucleosomas.
- Cada nucleosoma está formado por ocho moléculas de histonas (octámero de histonas).
- El filamento de ADN (doble hélice) envuelve los octámeros de histonas con un número fijo de nucleótidos (146 pares de bases).
NUCLEOSOMA
Unidad formada por un octámero de histonas y el filamento de ADN que lo envuelve (es la unidad estructural de la cromatina).
Segundo Nivel de Empaquetamiento
La cromatina se vuelve a compactar para formar la fibra de 30 nanómetros (300 Å) llamada solenoide o superbolas.