Ácidos Nucleicos: ADN - Modelo de Watson y Crick
El ADN o ácido desoxirribonucleico es la macromolécula que contiene y transmite la información hereditaria.
Está formado por la combinación de cuatro nucleótidos, los cuales a su vez están conformados por una base nitrogenada, que en el caso del ADN puede ser la adenina, la timina, la citosina o la guanina, por una pentosa que en el caso del ADN es la desoxirribosa y por un grupo fosfato.
Los nucleótidos se polimerizan entre si, es decir, se unen formando un esqueleto en el que las pentosas quedan unidas por enlaces fosfodiéster.
El hidroxilo del carbono tres de la pentosa de un nucleótido se une al hidroxilo cinco de la pentosa del nucleótido adyacente mediante un enlace llamado fosfodiéster.
Para entender mejor cómo es este enlace tenemos el siguiente esquema donde vemos el hidroxilo de un compuesto que se une al hidroxilo del fosfato se forma agua y el oxígeno restante va a participar de la unión entre el carbono y el fósforo, que es la unión que se conoce como fosfo éster.
Acá vemos un ejemplo de un nucleótido formado por su grupo fosfato que está unido al carbono cinco de la pentosa.
A su vez, esta pentosa va a tener en su carbono uno la base nitrogenada y a través de su carbono número tres va a establecer el enlace fosfodiéster pero con el grupo fosfato del nucleótido siguiente.
En el
caso del nucleótido siguiente, vemos que en su carbono tres tiene su grupo hidroxilo libre.
Esto es importante porque las cadenas de los ácidos nucleicos tienen una orientación química denominada polaridad, en la cual el extremo cinco de la cadena va a ser aquel que tiene libre el grupo fosfato unido al carbono cinco mientras que el extremo tres de la molécula lo constituye el hidroxilo que quedó libre y pertenece al carbono tres de la pentosa, es decir que en esta cadena nuestra polaridad sería una polaridad cinco tres debido a que el primer nucleótido tiene libre su carbono cinco, mientras que el último nucleótido tiene libre su hidroxilo en el carbono tres.
En el año 1953 Watson y Crick construyeron un modelo de la estructura tridimensional del ADN con las siguientes características.
La molécula de ADN está formada por dos cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice al estar enrolladas a lo largo de un eje común.
Las dos cadenas son antiparalelas, es decir que una se encuentra en dirección cinco tres y la otra en dirección tres cinco.
Hacia el interior de la hélice se orientan las bases nitrogenadas mientras que hacia el exterior se encuentra el esqueleto formado por las pentosas y los fosfatos.
La doble hélice presenta un giro dextrógiro, es decir que las cadenas se enrollan girando en el sentido de las agujas del reloj.
Las dos cadenas se mantienen unidas por uniones puente hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
La adenina se une a la timina mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina lo hace con la guanina mediante tres puentes de hidrógeno.
Siempre se aparea una base púrica con una base pirimidínica.
La adenina y la guanina son bases púricas y por esto ellas se aparean con la citosina y la timina que son pirimidínicas.
Este apareamiento específico de la adenina con la timina y la citosina con la guanina determina que las cadenas sean complementarias.
Esta complementariedad de bases contribuye a su vez a que la estructura de la doble hélice sea más estable.
En esta imagen, entonces podemos ver cómo se forma esta doble hélice.
Hacia el interior de la doble hélice está la unión de las bases nitrogenadas.
Como ya habíamos mencionado la citosina siempre se aparea con la guanina y la adenina siempre lo hace con la timina mediante puentes de hidrógeno y hacia el exterior, vemos cómo se establece la hélice de pentosa y fosfato.
Del modelo de Watson y Crick se desprenden importantes consecuencias ya que el modelo de la doble hélice permitió realizar dos predicciones fundamentales.
La primera de esas es que el modelo sugería la forma en que el ADN podía replicarse, es decir, generar copias de sí mismo para que la información genética de la célula madre pase a las células hijas.
Por otro lado, el modelo hacía pensar que la secuencia de bases nitrogenadas era la responsable de la secuencia de aminoácidos de las proteínas, es decir, que la información para sintetizar, para formar proteínas estaría almacenada en el ADN en forma codificada.
Surge así el concepto de código genético.
