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ADN: modelo de doble hélice

Publicado por Javier García Calleja

Los datos históricos del ADN contribuyeron a ir aportando luces sobre su composición y estructura. Pero ninguno de ellos era realmente concluyente, hasta que Watson y Crick, recogiendo estos datos y otros relativos a las características moleculares de las bases nitrogenadas, proponen lo que se conoce como modelo de la doble hélice.

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El modelo no sólo resultaba coherente con las pruebas disponibles entonces, sino que, haciendo alarde de una gran intuición, les permitió, tan solo unos meses más tarde, avanzar una hipótesis sobre el mecanismo de duplicación de la molécula, requisito indispensable para justificar su papel de material genético, que ya había sido reconocido desde los experimentos realizados por Avery, MacLeod y McCarty en 1944.adn

Según el modelo de doble hélice, la estructura consiste en dos cadenas de polínucleótido con las bases nitrogenadas hacia dentro, enfrentadas entre sí formando parejas, de modo que siempre frente a una Adenina se sitúe una Timina y frente a una Guanina, una Citosina. Así se cumpliría el principio de proporcio­nalidad de Chargaff y la molécula tendría un diámetro constante de unos 20 Å, de acuerdo con el tamaño molecular de las bases, pues frente a una base púrica grande habría una pirimidínica pequeña. De lo contrario, presentaría entrantes y salientes donde coincidieran dos bases del mis­mo tipo enfrentadas.

Se dice por ello que las dos cadenas son complementarias, pues conociendo la secuencia de bases de una, se deduce la de la otra por complementariedad.

Esto requiere que ambas cadenas sean antiparalelas, es decir, se orienten con distinta polaridad en el espacio, de manera que si una tiene la dirección 5′ -> 3′, la otra se oriente en dirección 3′ -> 5′.

Además, según los cálculos, la distancia que debía separar a cada pareja de bases de la siguiente debía ser de unos 3,4 Å, lo que se correspondía con los intervalos de repetición observados.

La imagen que representaría esta disposición es la de una escalera de mano en la que los pelda­ños serían los pares de bases enfrentadas y las barandillas serían las dos cadenas de desoxirribosafosfato, lo que equivaldría a la estructura primaria de la molécula.

La forma B del ADN

En realidad, una cadena de polinucleótidos se enrolla con la otra de izquierda a derecha, dando como resultado una especie de escalera de caracol, o doble hélice dextrógira, con los peldaños casi hori­zontales, en la que el paso de rosca o vuelta de hélice es de unos 34 Å, es decir, cada 10 pares de nucleótidos aproximadamente, lo que coincide con los intervalos mayores de repetición observados en los modelos de difracción de rayos X.

El resultado es una estructura secundaria más estable, con todos los grupos hidrófobos de las bases hacia el interior y los grupos fosfato de cargas negativas y los azúcares polares hacia el exte­rior, lo que confiere a la molécula en conjunto un carácter polianiónico (muchos aniones o iones negativos).

La estabilidad entre las dos cadenas se mantiene por la formación de puentes de hidrógeno entre las bases complementarias, concretamente dos enlaces entre A y T y tres entre G y C, así como por las fuerzas de Van der Waals entre las parejas de bases contiguas.

Este modelo se conoce con el nombre de doble hélice de Watson y Críck y ha sido admitido durante los 25 años siguientes a su publicación como la única estructura posible del ADN, independientemente de cual fuera su composición, secuencia de bases y origen. Hoy día sabemos que existen otros modelos de plegamiento.

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