Estructura Detallada del ADN: Ácido Desoxirribonucleico y sus Niveles

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ácido desoxirribonucleico (ADN) está formado por la unión de desoxirribonucleótidos, es decir, sus nucleótidos componentes contienen desoxirribosa. Sus bases nitrogenadas pueden ser Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T), pero nunca Uracilo (U). El ADN está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (en eucariotas) o en forma circular (en procariotas, mitocondrias y cloroplastos).

Las moléculas de ADN portan la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contienen también los mensajes e instrucciones para que las células puedan realizar sus funciones. Como excepción, los llamados virus ARN no tienen moléculas de ADN y la información genética se encuentra codificada en forma de ARN.

Estructura del ADN

El ADN es una molécula altamente estructurada en la que, de manera semejante a las proteínas, se distinguen varios niveles de complejidad.

Estructura Primaria

Está formada por la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. Como todos los nucleótidos contienen desoxirribosa, la diferencia entre las moléculas de ADN de los distintos organismos radica únicamente en el orden (la secuencia) de las bases nitrogenadas que cuelgan de las pentosas. La secuencia precisa en que aparecen los cuatro tipos de bases en las moléculas de ADN determina las características biológicas de la célula o del individuo que las contiene.

Estructura Secundaria

La secuencia polinucleotídica se dispone en el espacio en forma de una doble hélice, según la estructura propuesta por Watson y Crick en 1953. A partir de datos de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, y datos químicos sobre la composición de bases de Erwin Chargaff, elaboraron su modelo de estructura tridimensional del ADN, que presenta las siguientes características:

• El ADN está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud.
• Las dos cadenas son antiparalelas, lo que significa que el extremo 3' de una de ellas se enfrenta con el extremo 5' de la otra.
• La unión entre las cadenas se realiza por medio de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas, siguiendo una complementariedad estricta: la Adenina (A) forma dos de estos puentes con la Timina (T), y la Guanina (G) forma tres con la Citosina (C). (A=T, G≡C)
• Las dos cadenas están enrolladas en espiral formando una doble hélice alrededor de un eje imaginario.
• Las bases nitrogenadas (planas y apolares) quedan en el interior de la doble hélice, mientras que los esqueletos hidrofílicos de pentosa-fosfato se sitúan en la parte externa.
• Los planos de las bases nitrogenadas enfrentadas son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice.
• El enrollamiento de la doble hélice es plectonémico, es decir, las cadenas no se pueden separar sin desenrollarlas previamente.
• La doble hélice es mayoritariamente dextrógira: el enrollamiento gira en el sentido de las agujas del reloj cuando se observa desde arriba.

Estructura Terciaria

La estructura en doble hélice sufre nuevos plegamientos sobre sí misma, que dan lugar a un tercer nivel estructural o ADN superenrollado. Esto es necesario por dos razones fundamentales:

1. Las largas cadenas de ADN deben acoplarse en el reducido espacio que está disponible en el interior celular (núcleo en eucariotas, nucleoide en procariotas).
2. La regulación de la actividad del ADN (replicación, transcripción) depende en gran medida del grado de plegamiento y empaquetamiento que posea la molécula.

La complejidad del plegamiento y el grado de empaquetamiento del ADN es mucho mayor en el caso de las células eucariotas, donde el ADN se asocia a proteínas (principalmente histonas) para formar la cromatina. La estructura terciaria es compleja y no ha sido totalmente elucidada en todos sus detalles, pero sí se sabe que existen unas proteínas asociadas al ADN que organizan la estructura y regulan su compactación.