ESTRUCTURA DEL ADN

La molécula de ADN suele ser muy larga, con un gran peso molecular. Cada cadena está formada por nucleótidos unidos entre sí por enlaces fosfodiéster. Su estructura es la siguiente:

• Está formada por una doble cadena de nucleótidos.
• Los nucleótidos, se unen entre sí a través del ácido fosfórico, quedando las bases nitrogenadas dispuestas lateralmente.
• Las dos cadenas se unen por las bases con enlaces débiles de puente de hidrógeno. Las bases se emparejan de modo que siempre a la A le corresponde una T; a C le corresponde una G y viceversa (T-A; G-C).
• Ambas cadenas son antiparalelas, lo cual quiere decir que están enfrentadas en sentido opuesto y se repliega formando una doble hélice.

Al igual que las proteínas, El ADN es una molécula tridimensional en la que se pueden distinguir varios niveles de organización:

• ESTRUCTURA PRIMARIA

La estructura primaria es la secuencia de nucleótidos de la doble cadena. Los nucleótidos están unidos entre sí mediante un enlace covalente denominado fosfodiéster (enlace entre un ácido fosfórico y un grupo alcohol). Este enlace se establece entre el radical fosfato situado en el C5’de un nucleótido y el radical hidroxilo (-OH) del C3’ del nucleótido anterior (dirección5’ 3’)

Una cadena de ADN presenta dos extremos libres: el 5’, unido al grupo fosfato y el 3’ unido al OH. Las cadenas de nucleótidos se diferencian en su secuencia de bases, que es la que señala el orden en que las bases A, T, C y G se sitúan en la cadena. El orden de las bases nitrogenadas es determinante a la hora de sintetizar las proteínas.

• ESTRUCTURA SECUNDARIA

La anterior estructura estructura primaria se pliega en una doble hélice, tal como establecieron James Watson y Francis Crick en 1953. Su modelo fue posible gracias a las aportaciones de otros científicos como Chargaff o Rosalind Franklin.

• ESTRUCTURA TERCIARIA (ULTRAESTRUCTURA DEL ADN)

A partir de la doble hélice, se genera un empaquetamiento complejo de los cromosomas en la cromatina de las células eucarióticas gracias a 8 proteínas denominadas HISTONAS. Las histonas son unas proteínas básicas (con alto contenido de Arg y Lys, que poseen grupos funcionales -NH2 en su radical, que aceptan H+ y tienen por lo tanto carga positiva). Están presentes en todas las células eucariotas y forman un OCTÁMERO:

• 2 histonas H2A
• 2 histonas H2B
• 2 histonas H3
• 2 histonas H4

Las histonas forman un octámero alrededor del cual el ADN se enrolla dando 2 vueltas gracias a la acción de la histona H1, formando una estructura llamada NUCLEOSOMA. Los nucleosomas están espaciados entre sí por AND linker o ADN espaciador formando lo que se conoce como estructura en collar de perlas (11nm)

• ESTRUCTURA CUATERNARIA

A partir de la estructura de collar de perlas el ADN puede sufrir aún distintos niveles de compactación:

ESPIRALIZACIÓN DE PRIMER GRADO: La estructura de collar de perlas se pliega aún más en la estructura de solenoide (30 nm). La histona H1 queda en la cara interna del solenoide organizando los giros de esta estructura, quedando los nucleosomas en la zona externa.

ESPIRALIZACIÓN DE SEGUNDO GRADO: El solenoide a su vez se vuelve a plegar todavía más formando bucles, en una fibra de 300 nm.

SUPERESPIRALIZACIÓN: A partir de esta estructura se van a producir distintos empaquetamientos hasta formar los cromosomas.

En los espermatozoides el ADN se asocia con protaminas (otras proteínas). En procariotas el ADN se asocia a unas proteínas parecidas a las histonas. En el caso de los virus, las proteínas básicas a las que se asocia pueden ser tanto propias como histonas de la célula a la que parasita.

Como hemos visto, el ADN no se encuentra en forma pura. En el núcleo se encuentra más o menos plegado y combinado con proteínas histonas. El grado máximo de empaquetamiento se da sólo cuando la célula va a dividirse, en cuyo caso la cromatina se transforma en los llamados cromosomas.

En eucariotas el ADN asociado a proteínas se denomina cromatina. Cuando va a dividirse la célula, la cromatina se compacta y se forman los cromosomas. El ADN de los 46 cromosomas de una célula humana puede llegar a medir 2,36m.

¿QUÉ ES LO QUE VEMOS EN UNA IMAGEN DE MICROSCOPÍA DEL NÚCLEO?

La heterocromatina y la eucromatina son las dos formas o niveles de compactación que presenta la cromatina durante la interfase, entre el final de una división y el comienzo de la siguiente.

La conformación de la cromatina interfásica es dinámica, lo que permite que la cromatina tenga un papel central en la modulación de la expresión genética en función de la conformación que adopte:

• Eucromatina: conformación más laxa y frecuentemente asociada a ARN polimerasas que permite la expresión genética. Es la forma más abundante durante la interfase superando el 90% de toda la cromatina.
• Heterocromatina: conformación más compacta que no permite la expresión genética. Se pueden distinguir dos tipos de heterocromatina, la constitutiva y la facultativa; la constitutiva nunca se expresa, la facultativa puede pasar a eucromatina y expresarse.

ACTIVIDADES

• Video sobre el empaquetamiento del ADN (primeros 15 min)