genética

ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS :

EL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE: WATSON Y CRICK (1953)

Una vez demostrado que los ácidos nucleicos eran los portadores de la información genética, se realizaron muchos esfuerzos encaminados a determinar su estructura con exactitud. Watson y Crick (1953) fueron los primeros investigadores en proponer una estructura para los ácidos nucleicos y su labor investigadora se vio recompensada con el Premio Nobel en 1962, Premio Nobel que compartieron con M. H. F. Wilkins y que se les concedió por sus descubrimientos en relación con la estructura molecular de los ácidos nucleícos y su significación para la transmisión de la información en la materia viva.. Para realizar su trabajo emplearon dos tipos de datos ya existentes.

Francis H. C. Circk	James D. Watson	Maurice H. F. Wilkins

• Por un lado, utilizaron los datos obtenidos varios años antes por Chargaff (1950), relativos a la composición de bases nitrogenadas en el ADN de diferentes organismos.
• El otro tipo de datos eran los procedentes de estudios de difracción de rayos X sobre fibras de ADN. Para determinar la estructura tridimensional o disposición espacial de las moléculas de ADN, se hace incidir un haz de rayos X sobre fibras de ADN y se recoge la difracción de los rayos sobre una película fotográfica. La película se impresiona en aquellos puntos donde inciden los rayos X, produciendo al revelarse manchas. El ángulo de difracción presentado por cada una de las manchas en la película suministra información sobre la posición en la molécula de ADN de cada átomo o grupo de átomos.

Mediante esta técnica de difracción de rayos X se obtuvieron los siguientes resultados:

• Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4 Å. Las bases son estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje (Astbury, 1947).
• El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice.
• Existe más de una cadena polinucleotídica enrollada helicoidalmente (Wilkins et el. 1953, Frankling y Gosling, 1953).

Difracción de Rayos X: ADN-B	Rosalin Franklin

Basándose en estos dos tipos de datos Watson y Crick propusieron su Modelo de estructura para el ADN conocido con el nombre de Modelo de la Doble Hélice. Las características del Modelo de la Doble Hélice son las siguientes:

• El ADN es una doble hélice enrollada helicoidalmente “a derechas” (sentido dextrorso). Algo parecido a dos muelles entrelazados.
• Enrollamiento de tipo plectonémico: para separar las dos hélices es necesario girarlas como si fuera un sacacorchos.

Módelo de la Doble hélice: ADN-B	J. Watson y F. Crick

• Cada hélice es una serie de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster en los que un grupo fosfato forma un puente entre grupos OH de dos azúcares sucesivos (posiciones 3’ de un azúcar y 5’ del siguiente).
• Las dos hélices se mantienen unidas mediante puentes o enlaces de hidrogeno producidos entre las bases nitrogenadas de cada hélice. Siguiendo los datos de Chargaff (1959), la Adenina de una hélice aparea con la Timina de la hélice complementaria mediante dos puentes de hidrógeno. Igualmente, la Guanina de una hélice aparea con la Citosina de la complementaria mediante tres puentes de hidrógeno.

Par A-T	Par G-C	Pares A-T y G-C

• Las dos hélices por razones de complementaridad de las bases nitrogenadas son antiparalelas, teniendo secuencias de átomos inversas. Una hélice lleva la secuencia 5’P → 3’ OH , mientras que la hélice complementaria sigue la secuencia de átomos 3’OH → 5’P.    
• El diámetro de la doble hélice es de 20 Å.
• Las bases nitrogenadas son estructuras planas perpendiculares al eje de la doble hélice y están apiladas unas sobre otras a una distancia de 3,4 Å. Cada 10 bases, cada 34 Å se produce una vuelta completa de la doble hélice (360º).
• Las bases se encuentran en sus configuraciones cetónicas, cumpliendo así las reglas de apareamiento A-T y G-C.
• La secuencia de bases nitrogenadas puede ser cualquiera, no existe ninguna restricción.  

Además, la estructura en doble hélice propuesta por Watson y Crick (1953) sugería varías propiedades importantes del material hereditario:

• Las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas A-T y G-C sugieren un forma sencilla de replicación del material hereditario. Esta forma sencilla de replicación se denomina método Semiconservativo. Cuando el ADN se replica sus dos hélices se separan y cada una de ellas sirve de molde para sintetizar una nueva hélice siguiendo las reglas de apareamiento de las bases nitrogenadas.
• La mutación a nivel molecular consistiría en un cambio en la secuencia de bases nitrogenadas del ADN.
• Al no existir ninguna restricción en la secuencia de bases nitrogenadas, el ADN poseía la suficiente variabilidad como para ser el material hereditario.
• Además, esta estructura sugería la existencia de algún código que permitiera pasar de la secuencia lineal de bases nitrogenadas en el ADN a la secuencia lineal de aminoácidos en las proteínas.