El ADN es la molécula que contiene la información genética necesaria para especificar tanto la secuencia como la función de las proteínas y de cada clase de ARN presente en la célula, según el dogma central de la biología molecular de Crick, replanteado en 1970, y que ya desarrollamos en las anteriores entradas.

Se caracteriza por poseer desoxirribosa como pentosa y por tener una base nitrogenada pirimidínica exclusiva, la Timina.

Normalmente, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas, las cuales pueden ser circulares como en procariotas o lineales como en eucariotas.

No obstante, en los virus, el ADN puede ser circular, lineal, de cadena doble o simple.

Este tipo de ácido nucleico es una molécula altamente estructurada en la que se pueden distinguir diferentes niveles de complejidad. Así, a medida que se pliega adquiere una estructuras de complejidad crecientes conocidas como: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

Esta estructuración y organización es muy importante, no solo porque se pregunte mucho en los exámenes, sino porque permite compactar el ADN de una célula, midiendo 2 metros, en apenas unas micras.

Estructura primaria

Es la que viene determinada por la secuencia de nucleótidos de una sola cadena, unidos por enlace fosfodiéster 5´-3´, en el que las bases nitrogenadas no participan, sino que, al estar unidas por el C1´, quedan libres, concediéndoles especificidad.

Estructura secundaria

Es la disposición en el espacio de las cadenas polinucleotídicas en forma de doble hélice, con una serie de peculiaridades:

  • Las dos hebras están unidas entre sí en toda su longitud y no son iguales, sino complementarias.
  • Ambas cadenas son antiparalelas, de manera que el extremo 5′ de una de ellas se enfrenta la 3′ de la otra.
  • Las bases quedan en el interior, mientras que los esqueletos pentosa-fosfato se sitúan en la parte externa.
  • Los enlaces que estabilizan la molécula se establecen entre las bases nitrogenadas complementarias, siendo puentes o enlaces de H, Así, sucede de la siguiente manera.
    • La Adenina (A) forma dos puentes de H con la Timina (T).
    • La Guanina (G) forma tres enlaces de Hidrógeno con la Citosina (C).

Así, como se puede observar, en el ADN, el número de bases púricas es igual al número de las pirimidínicas, lo que conocemos como Regla de Chargaff (A + G=C+T).

Por ello, si vemos que esta regla no se cumple, estamos ante un tipo de ácido nucleico que no es bicatenario.

No obstante, aunque todas estas características se cumplen en cualquier tipo de estructura secundaria, es necesario saber que existen diferentes tipos:

  • ADN B: la propia descrita por Watson y Crick y la más común. Dextrógira y con 10 nucleótidos por vuelta de hélice.
  • ADN A: que deriva de la deshidratación del ADN B y también es dextrógira, aunque un poco más alargada (11 nucleótidos por vuelta de hélice.
  • La forma Z es levógira, tiene 12 residuos por vuelta y es muy poco usual, solo conociéndose, de momento, en formas víricas.

Estructura terciaria del ADN

Es la formada por los plegamientos de la doble hélice asociada a proteínas de naturaleza básica.

Cambia mucho entre organismos procariotas y eucariotas, pero solo vamos a desarrollar la propia de estos últimos:

En nuestro caso, el empaquetamiento del ADN es posible debido a las histonas, esas proteínas básicas mencionadas anteriormente, muy conservadas a lo largo de la evolución.

La unión del ADN con las proteínas histónicas forman la cromatina.

Esta cromatina está estructurada, en su base, gracias a la formación de unas unidades conocidas como nucleosomas: cuatro histonas core o nucleares (H2A, H2B, H3 y H4) forman un octámero (paquetes de 8 moléculas, es decir, 2 paquetes de esas 4 histonas) alrededor del cual se enrolla el ADN.

Estos nucleosomas constituyen las perlas de un collar de cuentas, la denominación común del empaquetamiento de 11 nm.

No obstante, aunque el protagonismo recaiga en las 4 histonas citadas, sin la estabilidad que ofrece las histonas externas, o linker, H1, interaccionando con el ADN internucleosomal (el ADN que comunica un nucleosoma con el siguiente), dicho empaquetamiento no podría ser posible.

Estructura cuaternaria del ADN

Cada nucleosoma completo se puede asimilar a un cilindro que, gracias a la mediación de H1, se puede llegar a asociar con el siguiente, de modo que se genere un solenoide de nucleosomas, exactamente con seis por vuelta de solenoide y con las H1 en el centro.

Estos solenoides serían las fibras de 30 nm.

Los solenoides se compactan, plegándose sobre sí mismos, integrando bucles correspondientes a la fibra de 300 nm, que se estructura sobre proteínas fibrilares no histónicas (actina, miosina y microtúbulos) que determinan la forma de los cromosomas, su máximo grado de compactación.