Estructura del ADN
El ADN es una doble hélice de dos cadenas antiparalelas de nucleótidos unidas por puentes de hidrógeno entre bases complementarias.
La estructura del ADN es una doble hélice formada por dos cadenas de nucleótidos enrolladas alrededor de un eje común y unidas por puentes de hidrógeno entre bases complementarias. Este modelo, propuesto en 1953 por James Watson y Francis Crick, explicó a la vez cómo se almacena la información genética y cómo puede copiarse con fidelidad cada vez que una célula se divide.
¿Qué es el ADN?
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el ácido nucleico que contiene las instrucciones para construir y hacer funcionar un organismo. Está formado por nucleótidos, cada uno con tres componentes: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos llamado desoxirribosa y una base nitrogenada. Las bases son cuatro: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). La adenina y la guanina son purinas (de dos anillos) y la timina y la citosina, pirimidinas (de un anillo).
La doble hélice
Dos cadenas antiparalelas
Cada cadena es un polímero en el que los nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster entre el fosfato de uno y la desoxirribosa del siguiente. Esto crea un «esqueleto» de azúcares y fosfatos en el exterior de la molécula, y las bases quedan orientadas hacia el interior. Las dos cadenas son antiparalelas: una discurre en sentido 5′ → 3′ y la otra, en sentido contrario, 3′ → 5′.
Complementariedad de bases
Las bases de una cadena se aparean con las de la otra mediante puentes de hidrógeno siguiendo una regla fija:
- A con T, unidas por 2 puentes de hidrógeno.
- G con C, unidas por 3 puentes de hidrógeno.
Esta complementariedad significa que la secuencia de una cadena determina la de la otra. También explica las reglas de Erwin Chargaff (1950): en el ADN de doble cadena, el porcentaje de A es igual al de T, y el de G es igual al de C. Por eso A + G = T + C.
Dimensiones
En su forma más común, el ADN-B, la hélice es dextrógira (gira hacia la derecha), tiene un diámetro de unos 2 nanómetros, una distancia de 0,34 nm entre pares de bases consecutivos y completa una vuelta cada 10-10,5 pares de bases (unos 3,4 nm). La superficie de la hélice presenta dos hendiduras de distinto tamaño, el surco mayor y el surco menor, por donde las proteínas reguladoras reconocen secuencias concretas.
Otras formas de ADN
| Forma | Giro | Rasgos |
|---|---|---|
| ADN-B | Derecha | La más frecuente en condiciones fisiológicas; unos 10 pares de bases por vuelta |
| ADN-A | Derecha | Más corta y ancha, aparece en condiciones de baja humedad |
| ADN-Z | Izquierda | En zigzag; se da en secuencias ricas en G-C y puede asociarse a la regulación génica |
Cómo se empaqueta el ADN
El genoma humano haploide mide en torno a 3.200 millones de pares de bases, lo que equivaldría a unos dos metros de ADN por célula. Para caber en un núcleo de pocas micras, el ADN se compacta en varios niveles: primero se enrolla alrededor de proteínas llamadas histonas formando los nucleosomas (unos 147 pares de bases dan algo menos de dos vueltas alrededor de un octámero de histonas), después se pliega en la fibra de cromatina y, durante la división celular, se condensa hasta formar los cromosomas. En bacterias, el ADN circular se compacta mediante superenrollamiento y otras proteínas.
Historia del descubrimiento
En 1953, la revista Nature publicó el artículo de Watson y Crick con el modelo de la doble hélice. Se apoyaba en las imágenes de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Raymond Gosling (la célebre «Fotografía 51») y en los datos de Maurice Wilkins, así como en las reglas de Chargaff. Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962; Franklin había fallecido en 1958. El propio artículo señalaba que el apareamiento específico sugería un mecanismo de copia. En 1958, Matthew Meselson y Franklin Stahl demostraron que la replicación es semiconservativa: cada molécula hija conserva una cadena original y sintetiza otra nueva.
Importancia de la estructura
- Almacena la información en el orden de las bases (el código genético).
- Permite la replicación: al separarse las cadenas, cada una sirve de molde para fabricar su complementaria.
- Facilita la reparación: si una cadena se daña, la otra sirve de referencia.
- Es la base de técnicas modernas: la PCR, la secuenciación y las pruebas de ADN en medicina forense dependen de la complementariedad de bases.
Ejercicios resueltos
1. Una cadena de ADN tiene la secuencia 5′-GATTACAG-3′. ¿Cuál es la cadena complementaria?
Se aplica A-T y G-C base a base: G→C, A→T, T→A, T→A, A→T, C→G, A→T, G→C. La cadena complementaria, antiparalela, es 3′-CTAATGTC-5′, que escrita en sentido 5’→3′ es 5′-CTGTAATC-3′.
2. En una muestra de ADN de doble cadena, el 28 % de las bases son adenina. ¿Qué porcentaje de cada base hay?
Por las reglas de Chargaff, A = T, así que T = 28 %. Entre A y T suman 56 %, por lo que quedan 44 % para G y C, que también son iguales: G = 22 % y C = 22 %.
3. Un fragmento de ADN tiene 100 pares de bases, de los cuales 30 son pares A-T. ¿Cuántos puentes de hidrógeno mantienen unidas las dos cadenas?
Hay 30 pares A-T (2 puentes cada uno) y 70 pares G-C (3 puentes cada uno): 30 × 2 + 70 × 3 = 60 + 210 = 270 puentes de hidrógeno.
4. ¿Qué longitud aproximada tiene un fragmento de 1.000 pares de bases y cuántas vueltas de hélice da?
Longitud: 1.000 × 0,34 nm = 340 nm. Con unos 10 pares de bases por vuelta, da 1.000 / 10 = unas 100 vueltas.
Preguntas frecuentes
¿Cómo es la estructura del ADN?
¿Quién descubrió la estructura del ADN?
¿Por qué las bases del ADN son complementarias?
¿Qué significa que las cadenas son antiparalelas?
¿Cómo cabe tanto ADN en una célula?
Referencias
- Watson, J. D. y Crick, F. H. C. (1953). «Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid». Nature, 171, 737-738.
- Alberts, B. et al. (2015). Molecular Biology of the Cell (6.ª ed.). Garland Science.
- Watson, J. D. (1968). La doble hélice. Relato personal del descubrimiento de la estructura del ADN.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Estructura del ADN». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/biologia/estructura-del-adn/
