Ácido desoxirribonucleico
El ácido desoxirribonucleico, comúnmente conocido como ADN, es utilizado por todas las formas de vida como medio de almacenamiento de la información genética. El ADN contiene los planos fundamentales para el desarrollo y el mantenimiento de cualquier organismo. Aunque el ADN es químicamente muy similar al ARN, difiere en algunos aspectos clave. Esta sección proporcionará una visión general de su estructura química, que está inextricablemente conectada a su función.
Desoxirribonucleótidos
Las unidades monoméricas del ADN son los desoxirribonucleótidos, que están formados por un azúcar de desoxirribosa, un grupo fosfato y una de las cuatro nucleobases. El grupo fosfato está unido al átomo de carbono 5' de la desoxirribosa, mientras que la base respectiva está conectada en el carbono 1'. A diferencia del ARN, que contiene azúcar ribosa, la desoxirribosa del ADN carece de un grupo hidroxilo (OH) en su carbono 2'. Esto tiene importantes implicaciones para la estructura general del ADN, que discutiremos en breve.
Nucleobases
Al igual que el ARN, las cuatro bases estándar del ADN pueden dividirse en dos tipos: purinas y pirimidinas. La citosina (C) y la timina (T) son pirimidinas con su típica estructura de anillo único, que contiene dos átomos de nitrógeno en su interior. La timina corresponde al uracilo en el ARN. De hecho, la timina también puede llamarse 5-metiluracilo, ya que contiene un grupo metilo en el átomo 5' del anillo de pirimidina. La conexión con la desoxirribosa se forma en el nitrógeno inferior en esta representación.
Las bases purinas adenina (A) y guanina (G) están formadas por dos anillos que contienen nitrógeno. Junto con la pirimidina citosina, estas bases son idénticas tanto en el ADN como en el ARN. En esta representación, el nitrógeno inferior izquierdo de cada purina está unido a la desoxirribosa.
Polimerización del ADN
La polimerización del ADN se produce entre el grupo hidroxilo (OH) 3' de la desoxirribosa de un extremo de ADN existente, o de un desoxirribonucleótido individual, y el grupo fosfato unido al carbono 5' de un desoxirribonucleósido trifosfato entrante. Durante la formación del enlace, se liberan dos grupos fosfato como difosfato (PPᵢ), lo que al mismo tiempo proporciona energía para la reacción.
Estructura del ADN
El ADN polimérico resultante queda unido de forma continua por su esqueleto azúcar-fosfato, mientras que las nucleobases sobresalen hacia los lados de la hebra. Un extremo de la molécula de ADN termina con un grupo fosfato unido al carbono 5' de la desoxirribosa; por eso se llama extremo 5' de la hebra de ADN. El extremo opuesto termina con un grupo 3' OH libre y se denomina extremo 3'. Solo se pueden añadir nucleótidos adicionales al extremo 3' de una hebra de ADN.
A diferencia del ARN, el ADN suele ser bicatenario a lo largo de toda su longitud. Dos hebras de ADN se asocian mediante un emparejamiento específico de bases: A solo se empareja con T y G solo con C, unidas por dos y tres puentes de hidrógeno, respectivamente. Las dos hebras discurren en direcciones opuestas, que normalmente se definen de 5' a 3'. Por tanto, las hebras de ADN son antiparalelas entre sí y sus secuencias de bases son complementarias inversas, ya que cada base tiene una pareja específica.
El ADN tiene una estructura helicoidal. En concreto, sus dos hebras forman una doble hélice con los esqueletos azúcar-fosfato (representados en gris) en el exterior y los pares de bases en el interior, unidos por puentes de hidrógeno. La doble hélice del ADN tiene un surco mayor, donde los esqueletos azúcar-fosfato están más separados, y un surco menor, donde están más próximos.
La estructura del ADN es especialmente adecuada para copiarse y para cumplir su función principal: almacenar información genética. Esta información, que sirve como plano para construir y mantener los organismos, reside en la secuencia específica de bases del ADN, con sus cuatro "letras": A, G, C y T.
Aprenderás más sobre la copia, la lectura y la traducción de la información genética en el siguiente módulo, dedicado a la genética.
Modificaciones del ADN
El ADN puede modificarse de varias maneras, pero la modificación más importante es la metilación del ADN. En concreto, se trata de la metilación de la citosina en el átomo 5' del anillo de pirimidina. La base resultante se llama 5-metilcitosina y sigue emparejándose con la guanina, aunque este pequeño cambio químico tiene profundos efectos en la regulación del material genético. Este es un ejemplo de modificación epigenética, que se analizará más adelante con más detalle.
