En el ADN, al igual que las proteínas se diferencian distintos niveles de complejidad estructural.

5.1.1. Estructura primaria

Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Nos indica cuantos, de que clase y como están ordenados los nucleótidos en la cadena.
En las cadenas de nucleótidos se diferencian:

·El eje de la cadena que esta formado por desoxirribosa y fosfórico que se van sucediendo alternativamente y es común para todas las clases de ADN.

·Las diferentes bases (A, G, C, T) que salen del eje a nivel de la desoxirribosa. La colocación o secuencia de estas bases es lo que diferencia a las distintas clases de ADN. Esta secuencia de bases constituye el mensaje genético, en esta secuencia es donde reside la información necesaria para la síntesis de las proteínas, y por lo tanto esta información es la que determina las características biológicas del individuo.

·Todas las cadenas tienen polaridad, en ellas se diferencian dos extremos: el extremo 5’, es el que lleva el grupo fosfato libre unido al carbono 5’ de la pentosa; el extremo 3’ es el que lleva el OH del carbono 3’ de la pentosa libre.

5.1.2. Estructura secundaria

Es la disposición espacial de las dos cadenas de polidesoxirribonucleótidos que constituyen la molécula de ADN.

Esta estructura fue determinada por Watson y Crick en 1953, que propusieron el modelo de doble hélice. La dedujeron basándose en los descubrimientos realizados con anterioridad por otros científicos, estos fueron:

1) Erwin Chargaff que en 1950, mediante análisis químicos de distintas muestras de ADN procedentes de diferentes especies, observó lo siguiente:

·Todos los ADN tienen igual número de bases púricas que pirimidínicas, es decir la relación A+G/C+T = 1.

·En todos los tipos de ADN el número de adeninas es igual que el de timinas y el de guaninas igual que el de citosinas. Es decir las relaciones: A/T = 1  y  G/C = 1.
Estas observaciones constituyen el principio de equivalencia de bases de Chargaff.

2) Rosalind Franklin y Maurice Wilkins entre 1950 – 53, mediante difracción por rayos X del ADN dedujeron:

·La molécula de ADN era fibrilar (larga y delgada) con un diámetro constante de 2 nm.

·Su estructura debía de ser helicoidal.

·Que poseía dos estructuras que se repetían periódicamente: una cada 0,34 nm (se correspondería con los pares de bases complementarias), y la otra se repite cada 3,4 nm (se correspondería con una vuelta de hélice).

Basándose en estos datos Watson y Crick propusieron el modelo de doble hélice para el ADN. Según el cual:

·La molécula de ADN está formada por dos cadenas de polidesoxirribonucleótidos, que son antiparalelas, es decir están orientadas en sentido opuesto, una tiene sentido 5'® 3' y la otra 3'®5'.

·Las dos cadenas están enfrentadas por sus bases nitrogenadas. El enfrentamiento es siempre entre una base púrica (anillo más grande) y una pirimidínica (anillo más pequeño) de esta forma la molécula tiene un grosor uniforme. El enfrentamiento se da entre la A-T y G-C o viceversa, a las bases que se encuentran enfrentadas se las denomina bases complementarias.

·Las dos cadenas se unen mediante enlaces por puentes de hidrógeno que se establecen entre los grupos polares de las bases complementarias. Entre la adenina y la timina se forman 2, y entre la guanina y la citosina 3.

·Las dos cadenas no son iguales, cada una de ellas esta formada por bases complementarias (nucleótidos complementarios) de la otra, por ello se denominan cadenas complementarias.

·Estas dos cadenas están enrolladas en espiral alrededor de un eje imaginario originando una doble hélice.

·Este enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha visto desde arriba) y plectonémico es decir esta enrollada una sobre la otra y para separarla es necesario hacerlas girar.

·Las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de la doble hélice, mientras que los ejes (pent.- fosfato) de las cadenas forman el esqueleto externo. Los planos de los anillos de las bases nitrogenadas que están enfrentadas son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice.

·El grosor de la doble hélice es de 2 nm, la longitud de cada vuelta es de 3,4nm y cada 0,34 nm se encuentra un par de bases, por lo que en cada vuelta hay 10 pares de nucleótidos.

Por todo lo dicho la molécula de ADN se asemeja a una escalera de caracol, cuyos pasamanos se corresponderían con los esqueletos de polidesoxirribosa-fosfato y los peldaños serían los pares de bases enfrentadas entre sí.
A este modelo estructural se le denomina forma B, hoy se sabe que además de este modelo existen otros dos modelos: la forma A y la forma Z.

DESNATURALIZACION DEL ADN

La doble hélice del ADN es muy estable en condiciones normales debido a los numerosos puentes de hidrógeno que unen entre sí a las dos cadenas. Ahora bien si se calienta, o se somete a cambios de pH, etc, los puentes de hidrógeno se rompen y las dos cadenas se separan, a este proceso se le denomina desnaturalización.

Se llama temperatura de fusión a aquella Tª en la que el 50% de la doble hélice esta separada. Su valor depende de la composición de bases del ADN. Las moléculas de ADN ricas en pares C-G tienen una Tª de fusión más elevada que las que son ricas en pares de A-T debido a que hay más puentes de hidrógeno.

El proceso de desnaturalización es reversible, si el ADN se enfría unos 25ºC por debajo de la Tª de fusión las dos cadenas se vuelven a unir restableciéndose la doble hélice a este proceso se le llama renaturalización.

La renaturalización permite que se produzca la hibridación, es decir permite que se puedan unir dos hebras de distinta procedencia y formar una molécula híbrida de ADN, siempre que entre ambas hebras exista una secuencia complementaria. Cuanto más relacionados están los  ADN mayor porcentaje de renaturalización se producirá. Entre individuos de la misma especie habrá más porcentaje de renaturalización cuando los individuos están emparentados. Entre individuos de distinta especie la renaturalización será mayor cuanto más relacionados evolutivamente estén.

La hibridación se utiliza con distintas finalidades: detectar enfermedades genéticas, localizar genes relacionados en distintas poblaciones, etc.

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