Estructura del ADN

Estructura primaria

Es la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Una cadena de ADN presenta un extremo 5′ con el grupo fosfato libre y otro extremo 3′ con el grupo OH libre. El orden en que están unidos los nucleótidos es determinante a la hora de sintetizar una proteína; por ejemplo, la secuencia 3´AATGGTAGCA5´

Estructura secundaria

La estructura espacial del ADN fue establecida en 1953 por Watson y Crick, que propusieron un modelo denominado modelo de doble hélice, es decir, el ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Este modelo de estructura presenta las siguientes características:

• El ADN está constituido por dos cadenas de polinucleótidos unidas en toda su longitud.
• Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, llevan sentidos opuestos, una desde el extremo 5′ al 3′ y la otra hebra del extremo 3′ al 5′.
• El enrollamiento es dextrógiro, es decir, el enrollamiento gira en el sentido de las agujas del reloj.
• El enrollamiento es plectonémico, es decir, que para separar las dos cadenas es necesario que se desenrollen.
• Las dos cadenas son complementarias, es decir, existe una correspondencia entre las bases nitrogenadas. Esta complementariedad se debe a que la unión entre las dos cadenas se realiza mediante puentes de hidrógeno que se establecen las bases nitrogenadas de ambas cadenas, de tal manera que siempre frente a la adenina existe la timina, unidas por dos puentes de hidrógeno; y frente a guanina siempre existe citosina, unidas por tres puentes de hidrógeno.
• Las bases nitrogenadas se dirigen hacia el interior de la doble hélice, quedando los grupos fosfato y las pentosas en la parte externa.
• El diámetro de la hélice es de 2 nm. Los pares de bases nitrogenadas están separados 0.34 nm, de manera que en una vuelta completa caben 10 pares de nucleótidos, con una longitud de 3.4 nm.

La disposición espacial descrita por Watson y Crick se denomina forma B, y durante mucho tiempo fue considerada como la única. Hoy se conocen otras formas, siendo la forma A y la forma Z las más estudiadas. La forma A es más ancha y más corta que la B y posee los pares de bases nitrogenadas inclinadas con respecto al eje de la hélice. La forma Z es levógira y, además, es más larga y estrecha que la B.

Importancia biológica

La importancia biológica del ADN se debe a que es el portador y transmisor entre generaciones de la información genética, ya que éste contiene las instrucciones para construir otros componentes de las células. Los segmentos de ADN que llevan esta información se llaman genes, que se localizan a lo largo del cromosoma.

A partir del ADN se forma una molécula de ARNm (transcripción) que sale del núcleo; el ARNm es leído por los ribosomas y, con la ayuda de los ARNt, se lleva a cabo la síntesis de proteínas (traducción). Esta serie de procesos se conocen como dogma central de la Biología.

Además, no hay que olvidar que el ADN tiene la propiedad de duplicarse (replicación) durante la división celular para formar dos moléculas idénticas y repartirse por igual entre las células hijas.

Tipos de ARN

Los tipos de ARN son:

ARN mensajero (ARNm)

• Posee una estructura lineal.
• Su función es copiar la información del ADN (transcripción) y llevarla hasta los ribosomas del citoplasma, lugar donde se sintetizan las proteínas.
• Tiene una vida muy corta porque rápidamente es degradado por enzimas, de lo contrario, sería leído continuamente.

ARN ribosómico (ARNr)

• Forma moléculas largas monocatenarias aunque posee regiones bicatenarias.
• Posee función estructural, ya que varias moléculas de este ARN, junto a proteínas básicas, forman un ribosoma, interviniendo de esta manera en la síntesis proteica.
• Es el ARN más abundante en la célula.

ARN transferente (ARNt)

• Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen proteínas.
• Cada uno de los 20 aminoácidos proteicos posee, al menos, un ARNt específico y algunos poseen varios ARNt.
• Los ARNt poseen una estructura tridimensional en forma de L, esencial para su actividad. Si esta estructura se representa en un plano, los ARNt presentan una forma llamada hoja de trébol. Esta forma posee cuatro brazos:
  • Brazo aceptor, lugar donde se une el aminoácido al ARNt. Esta unión se produce en el extremo 3′ del ARNt, donde la secuencia de nucleótidos es siempre CCA. En el extremo 5′ siempre existe un nucleótido con guanina.
  • Brazo del anticodon, llamado así porque en su bucle aparece una secuencia de tres nucleótidos complementarios a otros tres nucleótidos (codón) presentes en el ARNm.
  • Brazo T, lugar por donde se une el ARNt al ribosoma.
  • Brazo D, lugar donde se une el enzima (aminoacil-t-ARN sintetasa) que cataliza la unión del aminoácido.

ARN nucleolar (ARNn)

• Se forma en el núcleo a partir de ciertos segmentos del ADN llamados organizadores nucleolares. Se asocia a proteínas para formar el nucleólo. Después se fragmenta y da lugar al ARNr.