James Watson y Francis Crick publicaron su análisis sobre la estructura del ADN en 1953. Construyendo modelos ceñidos a la información y experimentación, propusieron la forma de la doble hélice del ADN. Este modelo tiene las siguientes características:
Dos largas cadenas polinucleotídicas están enrolladas alrededor de un eje central, formando una doble hélice hacia la derecha (dextrogira).
Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, la orientación 5' a 3' va en sentidos contrarios.
Las bases de las dos cadenas yacen formando estructuras planas y perpendiculares al eje, están apiladas unas sobre las otras, separadas 0,34 nm, y se encuentran en el interior de la estructura.
Las bases nitrogenadas de las cadenas opuestas están apareadas como resultado de la formación de puentes de hidrógeno. En el ADN sólo se permiten los emparejamientos A-T y G–C.
Cada vuelta completa de la hélice tiene una longitud de 3,4 nm, de este modo cada vuelta de la cadena contiene 10 pares de bases.
En cualquier segmento de la molécula, se observan un surco mayor y uno menor alternados a lo largo del eje.
La doble hélice mide 2,0 nm de diámetro.
Caracteristicas del modelo de ADN
Nucleótidos
Los nucleótidos son las unidades mínimas de construcción de los ácidos nucleicos, tanto ADN como ARN. Todo nucleótido está formado por un grupo fosfato, que es el mismo para cualquier nucleótido, tal como se observa en la siguiente figura.
Además del grupo fosfato se encuentra un azúcar del tipo pentosa. Para el ADN se trata de la desoxirribosa; para el ARN se trata de la ribosa. La diferencia entre ambas se encuentra en la posición 2´, donde la ribosa tiene un átomo de oxígeno más. Esta pequeña diferencia hace que la ribosa en el ARN no pueda conformarse como una doble hebra.
Las bases nitrogenadas pertenecen a dos grupos: bases púricas y bases pirimídicas.
Este ácido nucleico está constituido por sólo una cadena de ribonucleótidos. El ADN y el ARN presentan diferencias.
Criterio
ADN
ARN
Pentosa
Desoxirribosa
Ribosa
Organización
Doble hebra
Monohebra
Bases Nitrogenas
A, G, C, T
A, G, C, U
Se pueden definir 3 clases de ARN
ARN mensajero (ARNm).
Este ARN contiene la información que le ha traspasado el ADN para dirigir la formación de una proteína en particular, actuando como intermediario. El ARNm se organiza en base a codones que especifican el aminoácido que se debe incorporar a la proteína en formación. Un codón es un triplete, es decir, 3 nucleótidos.
ARN de transferencia (ARNt).
Al igual que el ARNm, participa en la síntesis de proteínas en forma complementaria, de manera que también se organiza en base a un triplete, que ahora llamamos anticodón, y que lee en forma específica los codones del ARNm.
ARN ribosomal (ARNr).
Es el más abundante en la célula, formando parte del ribosoma, que es una asociación entre ARNr y proteínas, en donde se produce la lectura del ARNm para traducirlo en una proteína específica.
La replicación es el proceso que permite la formación de nuevas copias de la información genética a partir de una molécula patrón. En otro sentido, es la duplicación de la totalidad de los genes que posee una célula para que pasen en cantidades equitativas a las células hijas. Cada copia de ADN es idéntica a la otra en cantidad y calidad de información genética.
La replicación requiere de la separación de las 2 cadenas de la doble hélice. La separación es fundamental, debido a que cada cadena de polinucleótidos sirve de molde para la síntesis de una nueva molécula de ADN. La replicación sigue la regla del apareamiento de bases, A con T y C con G.
La replicación del ADN es semiconservativa, es decir, se sintetiza la mitad del ADN, mientras que la otra mitad proviene de la molécula original.
El ADN es sintetizado por enzimas denominadas ADN polimerasas, que son necesarias no sólo para la replicación del ADN, sino que también para su reparación.
La replicación en procariontes y eucariontes es bidireccional, con la diferencia de que en procariontes se tiene sólo un origen de replicación y en eucariontes existen múltiples orígenes de replicación (lo que se justifica por el mayor tamaño del material genético eucariótico). Otra diferencia está en que el ADN eucariótico posee nucleosomas y éstos se arman simultáneamente con la replicación del ADN.
Enzimología de la replicación
La enzima topoisomerasa se encarga de desenrollar el ADN, aliviando la tensión del superenrollamiento. Esta acción es necesaria para que las enzimas puedan actuar sobre el ADN y replicarlo.
Luego, la enzima helicasa continúa con el desenrollamiento y, además, rompe puentes de hidrógeno. La doble hebra se abre exponiendo los moldes, lo que se conoce como horquilla de replicación.
Existen proteínas de unión a la cadena simple que son importantes para mantener la estabilidad de la horquilla de replicación.
Las ADN polimerasas sólo adicionan nucleótidos sobre un fragmento previo de ácido nucleico, ya sea ADN o ARN, lo que se denomina cebador o primer. La enzima responsable es primasa.
Existen dos moldes para la síntesis de ADN: una hebra es de copia continua o adelantada y la otra es discontinua o retrasada.
En la hebra de copia continua se agregan nucleótidos por la actividad de la ADN polimerasa. Esta misma enzima es capaz de corregir un error.
La hebra retrasada se sintetiza de una forma más compleja. La ADN polimerasa agrega nucleótidos luego del cebador. Cuando la doble hebra se vuelve a abrir para exponer más del molde, se debe agregar un nuevo cebador y sintetizar el ADN correspondiente. Cada segmento nuevo de ADN de la hebra retrasada se conoce como fragmento de Okasaki. A medida que avanza la copia de la hebra retrasada, la ADN polimerasa elimina los cebadores.
Los espacios que se generan en la hebra retrasada son unidos por la ADN ligasa.
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