La Fascinante Arquitectura del ADN: Desde el Nucleosoma hasta la Doble Hélice

Organización y Estructura del ADN: Desde el Nucleosoma hasta la Doble Hélice

Las histonas forman un octámero sobre el que la doble hebra de ADN da dos vueltas. Este conjunto es conocido como nucleosoma y, al microscopio, presenta una forma característica de "collar de perlas". Cuando esta fibra se asocia a una nueva histona, se forma la cromatina condensada. Si esta cromatina se enrolla sobre sí misma, da lugar a un solenoide, que a su vez forma bucles que se empaquetan aún más para constituir los cromosomas.

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es un polinucleótido cuyos nucleótidos están formados por desoxirribosa. Sus bases nitrogenadas son: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). Posee una elevada masa molecular y, generalmente, está compuesto por dos hebras de polinucleótidos.

• En las células eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos.
• El ADN nuclear está asociado a proteínas, formando nucleoproteínas.
• El ADN de las mitocondrias y cloroplastos es similar al de las células procariotas y no están asociadas a histonas.

Importancia Biológica del ADN

Los ácidos nucleicos son las moléculas fundamentales de la herencia. Su función principal es almacenar, replicar, transcribir y traducir la información genética. La mayor parte de esta información reside en la secuencia de bases nitrogenadas que forman el ADN.

El conjunto de todas las secuencias de ADN de un organismo constituye su genoma, el cual se compone de genes. Los genes contienen la información necesaria para la síntesis de proteínas, que son esenciales para las funciones celulares.

Además, los nucleótidos también intervienen en procesos vitales como:

• Las transferencias de energía en las células (ej. ATP, ADP).
• Los procesos de óxido-reducción (ej. NAD, FAD).

Modelo de Watson y Crick y Niveles Estructurales del ADN

El ADN presenta tres niveles estructurales principales:

1. Estructura Primaria: La secuencia lineal de nucleótidos.
2. Estructura Secundaria: La doble hélice.
3. Estructura Terciaria: El ADN superenrollado.

Para que el ADN pueda alojarse en el núcleo celular, debe estar altamente empaquetado, especialmente cuando forma un cromosoma.

Estructura Primaria del ADN: El Mensaje Biológico

La estructura primaria del ADN se refiere a la secuencia de nucleótidos de una sola hebra. El número de hebras diferentes que se pueden formar combinando las cuatro bases nitrogenadas es inmensamente grande. Esta secuencia se denomina también mensaje biológico o información genética.

Estructura Secundaria del ADN: La Doble Hélice

La estructura secundaria está formada por dos hebras o cadenas de polinucleótidos que se enrollan en una doble hélice. Las bases nitrogenadas de una hebra se enfrentan a las de la otra y se unen mediante puentes de hidrógeno.

En 1953, James Watson y Francis Crick propusieron el modelo de la doble hélice, que describe el ADN como:

• Formado por dos cadenas de polinucleótidos antiparalelas (los enlaces 5' y 3' se orientan en sentidos opuestos).
• Con un diámetro de 20 Ångström.
• Cadenas complementarias, donde las bases nitrogenadas se aparean específicamente:
  • Adenina (A) se une con Timina (T) mediante dos enlaces de hidrógeno.
  • Guanina (G) se une con Citosina (C) mediante tres enlaces de hidrógeno.

Las dos cadenas están enrolladas una sobre la otra, formando la doble hélice. Para separarlas, es necesario desenrollarlas. Cada diez nucleótidos, la estructura da una vuelta completa.

La doble hélice es una estructura muy estable. Sin embargo, cuando se calienta hasta los 100ºC, las hebras se separan en un proceso conocido como desnaturalización. Durante la desnaturalización, se rompen los puentes de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas de las dos hebras.

A una temperatura de aproximadamente 65ºC, las hebras desnaturalizadas pueden volver a unirse, un proceso denominado renaturalización. Gracias a este fenómeno, es posible la hibridación del ADN, incluso entre hebras de diferentes orígenes, lo cual es fundamental en diversas técnicas moleculares.