El ADN es una Doble Hélice

El ADN se compone de dos cadenas lado a lado («hebras») de nucleótidos retorcidos en la forma de una doble hélice. Las dos hebras de nucleótidos se mantienen unidas por asociaciones débiles entre las bases de cada hebra, formando una estructura como una escalera de caracol (Figura 2-2). El hueso trasero de cada hebra es un polímero de azúcar fosfato–desoxirribosa repetido. Los enlaces azúcar-fosfato en esta columna vertebral se denominan enlaces fosfodiéster. La unión de los enlaces de fosfodiéster al grupo de azúcares es importante para describir la forma en que se organiza una cadena de nucleótidos.Tenga en cuenta que los carbonos de los grupos de azúcar están numerados del 1′ al 5′. Una parte del enlace fosfodiéster está entre el fosfato y el carbono de 5′ de la deoxirribosa, y la otra está entre el fosfato y el carbono de 3′ de la deoxirribosa. Por lo tanto, se dice que cada columna vertebral de fosfato de azúcar tiene una polaridad de 5’a 3′, y comprender esta polaridad es esencial para comprender cómo cumple sus funciones el DNAF. En la molécula de ADN de doble cadena, las dos espinas dorsales tienen una orientación opuesta, o antiparalela, como se muestra en la Figura 2-2. Un estrado está orientado a 5 ‘→ 3’; el otro, aunque 5 ‘→ 3′, corre en la dirección opuesta, o, visto de otra manera, es de 3′ → 5’.

Las bases están unidas al carbono 1′ de cada azúcar desoxirribosa en la columna vertebral de cada hebra. Las interacciones entre pares de bases, una de cada hebra, mantienen juntas las dos hebras de la molécula de ADN. Las bases del ADN interactúan según una regla muy sencilla, a saber, que solo hay dos tipos de pares de bases: A·T y G·C. Se dice que las bases de estos dos pares de bases se vuelven complementarias. Esto significa que en cualquier «escalón» de la molécula de ADN de doble cadena de escalera, las únicas asociaciones base a base que pueden existir entre las dos hebras sin distorsionar sustancialmente la molécula de ADN de doble cadena son A·T y G·C.

La asociación de A con T y G con C es a través de enlaces de hidrógeno.El siguiente es un ejemplo de enlace de hidrógeno:

Cada átomo de hidrógeno en el grupo NH2 es ligeramente positivo (δ+) porque el átomo de nitrógeno tiende a atraer a los electrones involucrados en el enlace N–H, dejando al átomo de hidrógeno ligeramente corto de electrones. El átomo de oxígeno tiene seis electrones no enlazados en su capa exterior, lo que lo hace ligeramente negativo (δ−). Se forma un enlace de hidrógeno entre un átomo ligeramente positivo H y un átomo ligeramente negativo, en este ejemplo, O. Enlaces de hidrógeno arequita débil (solo alrededor del 3 por ciento de la fuerza de un enlace covalente), pero esta debilidad (como veremos) es importante para el papel de la molécula de ADN en la herencia.Otro hecho químico importante: el enlace de hidrógeno es mucho más fuerte si los átomos participantes están «apuntando unos a otros» (es decir, si sus enlaces no están alineados), como se muestra en el dibujo.

Tenga en cuenta que debido a que el par G·C tiene tres enlaces de hidrógeno, mientras que el par A·T solo tiene dos, uno podría predecir que el ADN que contiene muchos pares G·C sería más estable que el ADN que contiene muchos pares A·T. De hecho, esta predicción está confirmada. El calor hace que las dos hebras de la doble hélice de ADN se separen (un proceso llamado fusión de ADN o DNAdenaturación); se puede demostrar que los ADN con mayor contenido de G+C requieren temperaturas más altas para fundirlos.

Aunque los enlaces de hidrógeno son débiles individualmente, las dos hebras de la DNAmolécula se mantienen juntas de una manera relativamente estable porque hay un gran número de estos enlaces. Es importante que las hebras se asocien a través de tales interacciones débiles, ya que tienen que separarse durante la DNAreplicación y durante la transcripción en ARN.

Las dos hebras de nucleótidos pareadas asumen automáticamente una configuración doble helicoidal (Figura 2-3), principalmente a través de la interacción de los pares de bases. Los pares de bases, que son estructuras planas, se apilan uno encima del otro en el centro de la doble hélice.El apilamiento (Figura 2-3c) se suma a la estabilidad de la molécula de ADN al excluir las moléculas de agua de los espacios entre los pares de bases. La forma más estable que resulta del apilamiento de la base es una doble hélice con dos tamaños distintos de ranuras que giran en espiral.Estos son el surco mayor y el surco menor, que se pueden ver en los modelos. Una sola hebra de nucleótidos no tiene estructura helicoidal; la forma helicoidal del ADN depende completamente del emparejamiento y apilamiento de las bases de las hebras antiparalelas.