Estructura Primaria del ADN

La estructura primaria del ADN es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra, que puede presentarse como un simple filamento extendido o bien algo doblado en sí mismo. Se pueden distinguir en él un esqueleto de fosfopolidesoxirribosa y una secuencia de bases nitrogenadas.

El número de hebras de ADN que se puede formar combinando las cuatro bases nitrogenadas (adenina,guanina,citosina y timina) es enorme. Por ejemplo, si el ADN humano tiene 5,6 · 10⁹ pares de nucleótidos, pueden existir 4^{5.600.000.000} ADN diferentes, aunque, en la práctica, existen muchísimos menos.

Si se consideran estas innumerables combinaciones posibles, se puede comprender cómo a través de la secuencia de bases nitrogenadas es posible estructurar una determinada información, el llamado mensaje biológico o información genética. De la misma manera, con veintiseis letras se estructura la información intelectual o lenguaje. Con estas letras, tomadas unas veces individualmente y otras en grupas de dos, tres, cuatro, etc., y combinándolas conveninetemente, se ha escrito, por ejemplo, viente poemas de amor y una canción desesperada

Estructura Secundaria

La estructura secundaria del ADN es la disposición en el espacio en dos hebras o cadenas de polinucleótidos en doble hélice, con las bases nitrogendas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno.
Esta estructura se dedujo a partir de los siguientes datos experimentales:

a) La densidad y viscosidad de las dispersiones acuosas del ADN eran distintas de las esperadas, es decir, de las que se habían calculado a partir de su composición química. Por tanto, los grupos -NH₂ , -CO- y =NH deberían establecer puentes de hidrógeno entre si.
b) Al realizar análisis químicos de la frecuencia de aparición de nucleótidos, Chragaff observó en 1950 que todos los DNA tenían tantas moléculas de adenina (A) como de timina(T), y tantas citosinas (C) como de guaninas (G).
Esto implicaba que los puentes de hidrógeno se establecen entre A y T y, por otro lado, entre C y G. Dadas las características de estas moléculas, entre A y T, deben establecerse dos puentes de hidrógeno, y entre C y su base complementaria G, tres puentes de hidrógeno
c) Por último, los estudios mediante difracción de rayos X aportaron nuevos datos sobre la estructura del ADN. La técnica de difraccioón de rayos X se basa en la dsviación que sufren los rayos X cuando inciden sobre átomos de una molécula. Los rayos X impresionan una placa fotográfica, dando lugar a un dibujo de puntos en el que se puede medir la desviación de los rayos y deducir las distancias entre los átomos de la molécula estudiada.
A partir de estos datos del ADN mediante la difracción de los rayos X, Franklin y Wilkins, observaron entre 1950 y 1953 que el ácido desoxirribonucleico tenía una estructura fibrilar de 20 A de diámetro, en la que se repetían ciertas unidades cada 3,4 A, y que había otra repetición mayor cada 34 A.
Basándose en los datos anteriores, Watson y Crick elaboraron, en 1953, el modelo de doble hélice. El ADN, según dicho modelo, estaría formado por dos cadenas de polinucleótidos que serían antiparalelas, es decir, tendrían enlaces 5' --->3' orientados en diferentes sentidos, complementarias y enrolladas una sobre la otra en forma plectónimica o de doble hélice.
Que las cadenas que componen la doble hélice del ADN sean complementarias no quiere decir que sean iguales, sino que, si en una hay timina en la otra, al mismo nuvel, hay adenina. Por lo tanto, la secuencia de cada cadena es diferente. El enrollamiento plectonímico de las cadenas implica que, para separar las dos hebras, hay que girar una respecto de la otra.

En la estructura secundaria del ADN, al igual que en las proteínas, los grupos hidrófobos =C-H y -CH₃ de las bases se disponen hacia el interior de la molécula, estableciéndose interacciones hidrofóbicas entre grupos lipófilos, que colaboran con los puentes de hidrógeno en dar estabilidad a la macromolécula. Las pentosas y los grupos fosfato quedan en el exterior. Debido a la ionización de estos últimos, los ácidos nucleicos tiene carácter ácido y se definen como polianiones.

La doble hélice de ADN en estado natural es muy estable; pero, si se calienta una dispersión de fibras de ADN, cuando la temperatura llega aproximadamente a 100 ºC, las dos hebras de la doble hélice se separan, es decir, se produce la desnaturalización del ADN. Si posteriomente se mantiene el ADN desnaturalizado a 65 ºC, las dos hebras vuelven a unirse. Esta restauración de la doble hélice es lo que se llama renaturalización o hibridación del ADN.

En la actualidad se conocen tres tipos de estructura de doble hélice del ADN: las formas B, A y Z