ADN: doble hélice de Watson y Crick y niveles de condensación

Estructura Secundaria del ADN: El Modelo de Watson y Crick

La estructura secundaria del ADN fue determinada en 1953 por James Watson y Francis Crick. Estos científicos utilizaron los resultados obtenidos por otros investigadores, quienes aportaron datos fundamentales sobre el ADN:

• El ADN es una molécula larga y rígida.
• Existe una equivalencia de bases, de manera que para la misma especie el contenido en bases púricas es igual al de pirimidínicas o, lo que es lo mismo, la proporción de adenina es igual a la timina, y la de citosina con la de guanina.
• En la molécula hay estructuras que se repiten cada 0,34 nm y 3,4 nm.

El Modelo de Watson y Crick: La Doble Hélice del ADN

Este modelo permitió comprender el mecanismo por el cual desde el ADN se produce la transmisión de la información genética. El modelo propone:

• El ADN está formado por dos cadenas enrolladas alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice de 2 nm de diámetro.
• El enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha) y plectonémico; es decir, las dos cadenas no pueden separarse sin desenrollarse.
• Las bases nitrogenadas se encuentran situadas en el interior de la doble hélice, con los planos de sus anillos paralelos entre sí y perpendiculares al eje imaginario de la doble hélice.
• Cada vuelta completa de la doble hélice está formada por diez pares de nucleótidos, por lo que la longitud de cada vuelta es de 3,4 nm.

La relación espacial entre las dos cadenas da lugar a la formación de un surco mayor y un surco menor en la doble hélice.

• Las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas, es decir, sus enlaces tienen direcciones opuestas.
• Existe complementariedad entre ambas cadenas, ya que sus bases nitrogenadas están enfrentadas, formando puentes de hidrógeno entre ellas.

Niveles de Condensación del ADN: Empaquetamiento Genético

¿Cómo almacenar grandes cantidades de ADN en un espacio reducido y, al mismo tiempo, conseguir que la información que contiene sea accesible? Para resolver este problema, el ADN adopta estructuras cuyo nivel de condensación está asociado a las distintas fases del ciclo celular:

• En las bacterias y, en general, en todos los procariotas, así como en las mitocondrias y cloroplastos de los eucariotas, el ADN es una doble hélice circular. Dicho ADN está asociado a un pequeño número de proteínas que mantienen la estructura y el empaquetamiento en la región del nucleoide.
• En las células eucariotas, al tener mayor cantidad de ADN, el problema consiste en introducir en cada célula más de un metro de ADN, siendo el diámetro del núcleo apenas 10 µm.

Formación de Fibras de 10 nm: Nucleosomas y Empaquetamiento del ADN

En los eucariotas, el ADN, con carga negativa, se asocia a proteínas básicas con carga positiva, llamadas histonas, para formar nucleosomas. Un nucleosoma está formado por 8 moléculas de cuatro tipos diferentes de histonas y un fragmento de doble hélice de ADN. Los dos extremos de la fibra coinciden en el mismo lugar de salida y allí se asocian a un quinto tipo de histonas. Entre nucleosomas hay un filamento de ADN llamado linker o ligador. Esta estructura se conoce como "collar de perlas".