ADN
El ADN es la molécula que almacena la información genética de los seres vivos en una secuencia de cuatro bases.
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que almacena la información genética de casi todos los seres vivos y de muchos virus. Su secuencia de bases contiene las instrucciones para fabricar las proteínas y los ARN que hacen funcionar a la célula, y se copia con gran fidelidad cada vez que una célula se divide, de modo que pasa de padres a hijos.
¿Qué es el ADN?
El ADN es un ácido nucleico: un polímero formado por la unión de miles o millones de unidades llamadas nucleótidos. Su nombre alude al azúcar que lo compone, la desoxirribosa. Fue aislado por primera vez en 1869 por el médico suizo Friedrich Miescher, que lo llamó «nucleína» porque lo extrajo de núcleos de glóbulos blancos. En 1944, Avery, MacLeod y McCarty demostraron que era la sustancia responsable de la herencia, y en 1952 el experimento de Hershey y Chase lo confirmó.
Estructura del ADN
En 1953, James Watson y Francis Crick publicaron en la revista Nature el modelo de la doble hélice, apoyado en los datos de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins. Según este modelo, el ADN consta de dos cadenas enrolladas una alrededor de la otra.
El nucleótido
Cada nucleótido tiene tres componentes: un grupo fosfato, una pentosa (la desoxirribosa) y una base nitrogenada. Fosfatos y azúcares forman el «esqueleto» de cada hebra; las bases quedan hacia el interior.
Las cuatro bases
| Base | Símbolo | Tipo | Se aparea con | Enlaces de hidrógeno |
|---|---|---|---|---|
| Adenina | A | Púrica | Timina | 2 |
| Timina | T | Pirimidínica | Adenina | 2 |
| Citosina | C | Pirimidínica | Guanina | 3 |
| Guanina | G | Púrica | Citosina | 3 |
El apareamiento específico (A con T, C con G) se llama complementariedad de bases. De ella se deriva la regla de Chargaff: en cualquier ADN de doble hebra, la cantidad de adenina es igual a la de timina, y la de citosina igual a la de guanina. Las dos hebras son además antiparalelas: una se lee en sentido 5’→3′ y la otra en sentido 3’→5′. En la forma más habitual (ADN-B) hay unos 10 pares de bases por vuelta de hélice.
Dónde se encuentra
- Células eucariotas: la mayor parte está en el núcleo, organizada en cromosomas junto con proteínas llamadas histonas. También hay ADN propio en las mitocondrias y, en las plantas, en los cloroplastos.
- Células procariotas: suele ser una molécula circular en una región llamada nucleoide, a veces acompañada de pequeños anillos adicionales (plásmidos).
- Virus: algunos usan ADN como material genético y otros emplean ARN.
El genoma humano haploide tiene unos 3100 millones de pares de bases y alrededor de 20 000 genes que codifican proteínas. Si se estirase el ADN de una sola célula humana diploide, mediría cerca de dos metros.
Funciones del ADN
Almacenar la información
Un gen es un fragmento de ADN cuya secuencia determina un producto funcional, normalmente una proteína o un ARN. La suma de todo el ADN de un organismo es su genoma.
Expresar la información
Siguiendo el llamado dogma central de la biología molecular, el ADN se transcribe a ARN mensajero y este se traduce en los ribosomas a una cadena de aminoácidos, según el código genético: cada triplete de bases (codón) corresponde a un aminoácido o a una señal de parada.
Replicarse
Antes de la división celular, el ADN se duplica. La replicación es semiconservativa, como demostraron Meselson y Stahl en 1958: cada molécula hija conserva una hebra original y sintetiza una nueva. Intervienen la helicasa, que separa las hebras, y la ADN polimerasa, que añade nucleótidos en sentido 5’→3′ y corrige sus propios errores.
Cambiar
Los errores no corregidos son mutaciones. Son la materia prima de la variación y, por tanto, de la evolución.
ADN y ARN: diferencias
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, C, G | A, U, C, G |
| Cadenas | Normalmente dos (doble hélice) | Normalmente una |
| Función principal | Almacenar la herencia | Transmitir y traducir la información |
Importancia y aplicaciones
Conocer el ADN ha transformado la ciencia y la sociedad: la medicina genética diagnostica enfermedades hereditarias; la medicina forense identifica personas a partir de perfiles genéticos; las pruebas de paternidad y los estudios de ascendencia se basan en comparar secuencias; la biotecnología produce proteínas como la insulina recombinante; y técnicas como la PCR o la edición con CRISPR permiten copiar y modificar fragmentos concretos. El estudio del ADN antiguo ha permitido, además, secuenciar el genoma de neandertales.
Ejercicios resueltos
1. Una hebra de ADN tiene la secuencia 5′-ATGCCGTT-3′. ¿Cuál es la secuencia de la hebra complementaria?
Se aplica A-T y C-G base a base: la hebra complementaria, escrita de 3′ a 5′, es 3′-TACGGCAA-5′. Al ser antiparalela, si se escribe en el sentido habitual 5’→3′ queda 5′-AACGGCAT-3′.
2. En una muestra de ADN de doble hebra, el 30 % de las bases son adenina. ¿Qué porcentaje es timina, citosina y guanina?
Por la regla de Chargaff, T = A = 30 %. A + T suman 60 %, así que C + G suman 40 % y, como C = G, cada una es del 20 %: T = 30 %, C = 20 %, G = 20 %.
3. Un fragmento de ADN de 20 pares de bases contiene 6 pares A-T. ¿Cuántos enlaces de hidrógeno mantienen unidas sus dos hebras?
Quedan 14 pares C-G. Los pares A-T aportan 6 × 2 = 12 enlaces y los C-G, 14 × 3 = 42. En total: 54 enlaces de hidrógeno.
Preguntas frecuentes
¿Qué significan las siglas ADN?
¿Quién descubrió el ADN y quién describió su estructura?
¿Cuál es la diferencia entre ADN y gen?
¿Por qué el ADN tiene forma de doble hélice?
¿Todas las células tienen el mismo ADN?
Referencias
- Watson, J. D. y Crick, F. H. C. (1953). «Molecular structure of nucleic acids». Nature, 171, 737-738.
- Alberts, B. et al. Biología molecular de la célula. Omega.
- Griffiths, A. J. F. et al. Introducción al análisis genético. McGraw-Hill.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2023). «ADN». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/biologia/adn/
