Estructura del ADN

Watson y Crick (1953) fueron los primeros investigadores en proponer una estructura para el DNA y su labor investigadora se vio recompensada con el Premio Nobel en 1962, Premio Nobel que compartieron con M. H. F. Wilkins y que se les concedió por sus descubrimientos en relación con la estructura molecular de los ácidos nucleícos y su significación para la transmisión de la información en la materia viva. Para realizar su trabajo emplearon dos tipos de datos ya existentes.

Por un lado, utilizaron los datos obtenidos varios años antes por Chargaff (1950), relativos a la composición de bases nitrogenadas en el ADN de diferentes organismos.

El otro tipo de datos eran los procedentes de estudios de difracción de rayos X. Para determinar la estructura tridimensional o disposición espacial de las moléculas de ADN, se hace incidir un haz de rayos X sobre fibras de ADN y se recoge la difracción de los rayos sobre una película fotográfica. La película se impresiona en aquellos puntos donde inciden los rayos X, produciendo al revelarse manchas. El ángulo de difracción presentado por cada una de las manchas en la película suministra información sobre la posición en la molécula de ADN de cada átomo o grupo de átomos.

Mediante esta técnica descubrieron las siguientes características del DNA:

• Está constituido por dos cadenas de polinucleótidos (estructura primaria) arrolladas alrededor de un eje imaginario común a ambas, originando una doble hélice (estructura secundaria). El arrollamiento es dextrógiro, es decir, hacia la derecha, y plectónemico, es decir, las dos cadenas no pueden separarse sin desarrollarse. Por cada paso de rosca hay diez pares de bases; una vuelta completa presenta un surco mayor y un surco menor en la hélice. El paso de rosca mide 34 A, con lo cual, la separación media de las bases nitrogenadas es de 3.4 A. La existencia de los surcos de diferente tamaño se puede explicar por la asimetría del anillo de la desoxirribosa.
  
  

  
  Estructura secundaria del DNA. La doble hélice.

• Las dos cadenas son antiparalelas. Si se va avanzando por la doble hélice en un sentido, en una cadena se ve aparecer los enlaces fosfodiéster desde el caborno 5' de una pentosa al 3' de la siguiente, mientras que en la otra cadena ocurre al revés.
  
  
• Las bases nitrogenadas tienen los planos de sus anillos colocados perpendicularmente al eje de la hélice, a modo de escalones de una hipotética escalera de caracol cuyo pasamanos serían las pentosas unidas por los grupos fosfato.
  
  
• La unión de las bases nitrogenadas de una cadena a las de la cadena opuesta se realiza mediante enlaces de puente de hidrógeno, entre la adenina y la timina (A-T) y la citosina y la guanina (C-G). Como puede apreciarse en las figuras, dada la disposición estructural de la molécula que se ha descrito, hay un acoplamiento adecuado entre los grupos polares de estas dos parejas de bases. La dóble hélice de ADN se mantiene estable mediante la formación de dichos puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a cada una de las dos hélices.
  
  

  

  
  Establecimiento de puentes de hidrógeno entre las bases guanina-citosina y timina-adenina.

• La longitud de la molécula varía de unas especies a otras pero en general es enorme, y dado su escaso diámetro, extraídas en el medio celular son moléculas muy frágiles; el DNA de la mosca del vinagre aumentado medio millón de veces sería como un fiodeo de 6 km de longitud.