4.7: Estructura y replicación del ADN

¿Cómo forman el ADN estas cuatro estructuras?

En un modelo sumamente elegante, así es como. Como pronto verás, el modelo predice cómo la secuencia de ADN puede codificar las proteínas, y cómo se puede replicar la molécula.

Estructura y replicación del ADN

Reglas de Chargaff

Otros descubrimientos importantes sobre el ADN fueron hechos a mediados del siglo XX por Erwin Chargaff. Estudió ADN de muchas especies diferentes. Se interesó especialmente por las cuatro bases nitrogenadas diferentes del ADN: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T) (ver la Figura a continuación). Chargaff encontró que las concentraciones de las cuatro bases diferían de una especie a otra. Sin embargo, dentro de cada especie, la concentración de adenina siempre fue aproximadamente la misma que la concentración de timina. Lo mismo ocurrió con las concentraciones de guanina y citosina. Estas observaciones llegaron a conocerse como reglas del Chargaff. El significado de las reglas no se revelaría hasta que se descubriera la estructura del ADN.

Bases de Nitrógeno en el ADN. El ADN de todas las especies tiene las mismas cuatro bases nitrogenadas.

La Doble Hélice

Después de que se descubrió que el ADN era el material genético, los científicos quisieron aprender más al respecto. James Watson y Francis Crick suelen recibir crédito por descubrir que el ADN tiene una forma de doble hélice, como una escalera de caracol (ver la Figura a continuación). El descubrimiento se basó en el trabajo previo de Rosalind Franklin y otros científicos, quienes habían utilizado rayos X para conocer más sobre la estructura del ADN. Franklin y estos otros científicos no siempre han recibido crédito por sus contribuciones.

La molécula de ADN tiene una forma de doble hélice. Esta es la misma forma básica que una escalera de caracol. ¿Ves el parecido? ¿Qué partes de la molécula de ADN son como los escalones de la escalera de caracol?

La forma de doble hélice del ADN, junto con las reglas de Chargaff, llevaron a una mejor comprensión del ADN. El ADN, como ácido nucleico, está hecho de monómeros de nucleótidos, y la doble hélice de ADN consiste en dos cadenas de polinucleótidos. Cada nucleótido consiste en un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base que contiene nitrógeno (A, C, G o T).

Los científicos concluyeron que los enlaces (enlaces de hidrógeno) entre bases complementarias mantienen unidas las dos cadenas de polinucleótidos del ADN. La adenina siempre se une con su base complementaria, la timina. La citosina siempre se une con su base complementaria, la guanina. Si miras las bases nitrogenadas en la Figura anterior, verá por qué. La adenina y la guanina tienen una estructura de dos anillos. La citosina y la timina tienen solo un anillo. Si la adenina se uniera con guanina y citosina con timina, la distancia entre las dos cadenas de ADN sería variable. Sin embargo, cuando una molécula de un anillo se une con una molécula de dos anillos, la distancia entre las dos cadenas se mantiene constante. Esto mantiene la forma uniforme de la doble hélice del ADN. Estos pares de bases (A-T o G-C) se pegan en el medio de la doble hélice, formando, en esencia, los escalones de la escalera de caracol.

Replicación de ADN

El conocimiento de la estructura del ADN ayudó a los científicos a comprender cómo se replica el ADN. La replicación del ADN es el proceso en el que se copia el ADN. Ocurre durante la fase de síntesis (S) del ciclo celular eucariota. La replicación del ADN comienza cuando una enzima, la ADN helicasa, rompe los enlaces entre bases complementarias en el ADN (ver la Figura a continuación). Esto expone las bases dentro de la molécula para que puedan ser “leídas” por otra enzima, la ADN polimerasa, y utilizadas para construir dos nuevas cadenas de ADN con bases complementarias, también por la ADN polimerasa. Las dos moléculas hijas que resultan contienen cada una una cadena de la molécula parental y una nueva cadena que es complementaria a ella. Como resultado, las dos moléculas hijas son idénticas a la molécula parental. La replicación del ADN es un proceso semi-conservador porque la mitad de la molécula de ADN parental se conserva en cada una de las dos moléculas de ADN hijas.

El proceso de replicación del ADN es en realidad mucho más complejo que este simple resumen.

Replicación de ADN. La replicación del ADN es un proceso semi-conservador. La mitad de la molécula de ADN parental se conserva en cada una de las dos moléculas de ADN hijas.

Resumen

• Las reglas de Chargaff establecen que la cantidad de A es similar a la cantidad de T, y la cantidad de G es similar a la cantidad de C.
• Watson y Crick descubrieron que el ADN tiene una forma de doble hélice, que consiste en dos cadenas de polinucleótidos unidas por enlaces entre bases complementarias.
• La replicación del ADN es semi-conservadora: la mitad de la molécula de ADN parental se conserva en cada una de las dos moléculas de ADN hijas.

Revisar

1. ¿Cuáles son las reglas de Chargaff?
2. Identificar la estructura de la molécula de ADN.
3. ¿Qué son los nucleótidos? ¿Qué compone un nucleótido?
4. ¿Por qué se dice que la replicación del ADN es semi-conservadora?
5. Crear un diagrama que muestre cómo se produce la replicación del ADN.
6. ¿Qué es el emparejamiento de bases complementario? Explicar por qué es necesario el emparejamiento de bases complementarias para mantener la forma de doble hélice de la molécula de ADN.

Imagen	Referencia	Atribuciones
	[Figura 1]	Crédito: ADN: Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Escalera: Andrew Gould; Madeleine Price Ball; Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Hana Zavadska; Mariana Ruiz Villarreal (LadyOfHats) Fuente: ADN: http://www.shutterstock.com; Escalera: http://www.flickr.com/photos/27950702@N04/3644533740; commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:DNA_Replication_Split.svg; http://www.shutterstock.com; CK-12 Foundation Licencia: DNA: Licencia de Shutterstock; Escalera: CC BY 2.0; Dominio público; CC BY-NC 3.0
	[Figura 2]	Crédito: Hana Zavadska; Mariana Ruiz Villarreal (LadyOfHats); Laura Guerin; ADN: Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Escalera: Andrew Gould Fuente: Fundación CK-12; ADN: http://www.shutterstock.com; Escalera: http://www.flickr.com/photos/27950702@N04/3644533740 Licencia: CC BY-NC 3.0; ADN: Licencia de Shutterstock; Escalera: CC BY 2.0
	[Figura 3]	Crédito: ADN: Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Escalera: Andrew Gould; Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; "0322 Nucleótidos de ADN” by OpenStax College - Anatomy & Physiology, Sitio web de Connexions. http://cnx.org/content/col11496/1.6/, 19 de jun de 2013.. Licenciado bajo CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons - Commons.wikimedia.org/wiki/F... es.jpg; Mariana Ruiz Villarreal (LadyOfHats) Fuente: ADN: http://www.shutterstock.com; Escalera: http://www.flickr.com/photos/27950702@N04/3644533740; http://www.shutterstock.com; Fundación CK-12 Licencia: ADN: Licencia de Shutterstock; Escalera: CC BY 2.0
	[Figura 4]	Crédito: Madeleine Price Ball; ADN: Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Escalera: Andrew Gould; Derechos de autor de la imagen ermess, 2014; Yassine Mrabet Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:DNA_Replication_Split.svg; ADN: http://www.shutterstock.com; Escalera: http://www.flickr.com/photos/27950702@N04/3644533740; http://www.shutterstock.com; commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Chromosomes_mutations-es.svg Licencia: Dominio público; Licencia de ADN de Shutterstock; Escalera CC BY 2.0