Volumen 2- Nº 8- Junio/agosto 1990

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la Asociación Ciencia Hoy

 

Adn: una molécula maravillosa
Néstor O. Bianchi


Instituto Multidisciplinario de Biología Celular

CIC - CONICET

Hasta 1944 no se sospechaba que el ácido disoxirribonucleico, ADN, fuera la molécula capaz de asegurar la transmisión de los caracteres hereditarios de célula a célula, generación tras generación. Su limitada variedad química no permitía suponer que poseyera la versatilidad y ductilidad necesarias para almacenar la información genética de los seres vivos.
No fue entonces sin asombro que a partir de ese año el ADN se convirtió en centro de interés de la biología. Hoy sabemos que esta molécula, capaz de autoduplicarse y transmitir así su información, es una estructura dinámica y cambiante. Los avances logrados en el estudio de sus formas auguran un tiempo en el que se pueda comprender mejor su arquitectura y topología y la manera en que los microcambios moleculares provocan macrocambios en el funcionamiento genético.

Quizá todo comenzó cuando alguno de nuestros primitivos antecesores, descansando tras un duro día de caza, observaba distraídamente un conjunto de guanacos o de caballos salvajes y consideraba el hecho de que de una pareja de caballos sólo nacen caballos y de una pareja de guanacos sólo nacen guanacos.... El reconocimiento de la herencia ha de haber sido, muy probablemente, una de las primeras ideas científicas aprehendidas por el hombre. Sin embargo, hasta después de pasada la primera mitad de nuestro siglo no se sabía  con certeza dónde se almacenaba ni cómo se transmitía de célula a célula y del individuo a su descendencia la información hereditaria.

Fig.l. Representación esquemática de cuatro es­labones de una cadena de nucleótidos. Cada nu­cleótido consta de un grupo fosfato (P),un azú­car (D) y alguna de las cuatro bases nitrogena­das, adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).

Han pasado más de treinta años desde que J.D. Watson y F.H. Crick, eligiendo los datos más relevantes de un cúmulo de información y jugando con recortes de cartón y modelos de alambre y metal, fueron capaces de develar la estructura de la doble hélice de la molécula del ácido desoxirribonucleico, ADN, y formularon los principios de almacenamiento y transmisión de la información hereditaria. Este hallazgo les valió el premio Nobel, que compartieron con M.H.F. Wilkins.

Los libros The Double Helix de Watson y The Eight Day of Creation de Freeland Judson describen en detalle la historia del descubrimiento, la personalidad de sus protagonistas, el sabor amargo de las frustraciones y la  alegría del éxito. El develado de la estructura del ADN se debió más al ingenio que al trabajo; fue el triunfo de la cigarra sobre la hormiga. Fue, sobre todo, el comienzo de una apasionante historia que llega a nuestros días poblada aún de sorpresas y problemas por resolver. En la presente revisión nos referiremos a algunas de las particularidades estructurales de esta maravillosa molécula a la que las primeras décadas de nuestro siglo, aun cuando se conocía ya entonces su vinculación con los cromosomas y genes, consideraron demasiado simple como para otorgarle una función escencial en la transmisión de los caracteres hereditarios.

La macromolécula de ADN está constituida por dos cadenas de nucleótidos complementarias. Como puede verse en la figura 1, los nucleótidos, que están formados por la unión de un grupo fosfato (ácido fosfórico), un azúcar (la molécula pentosa 2-desoxi-D-ribosa) y una base nitrogenada, se encadenan entre sí mediante la unión del azúcar de uno de ellos con el azúcar del contiguo a través del fosfato. El grupo fosfato y la desoxirribosa constituyen una suerte de columna vertebral que sirve de sostén a bases nitrogenadas de cuatro tipos diferentes; dos de ellas -la adenina (A) y la guanina(G)- son púricas, con estructura en doble anillo, las otras dos -la citosina(C) y la timina(T)- son pirimídicas, con estructura en anillo simple.

Fig. 2.
Distribución de los componentes químicos de la cadena esquematizada en la figura 1. El grupo fosfato (rojo) y el azúcar (verde) constituyen la "columna vertebral" de la macromolécula (sombreado celeste). Los fosfatos ligan el carbono 5' de la desoxirribosa de un nucelótido con el carbono 3' de la adyacente. La información genética se codifica a través de secuencia de las cuatro bases nitrogenadas que se muestran en la figura (negro). El sombreado amarillo indica los puentes de hidrógeno que unirán dos cadenas complementarias.

La figura 2 muestra cómo se organizan los componentes químicos de cuatro eslabones de una molécula de ADN y al mismo tiempo presenta la estructura de las cuatro bases nitrogenadas; éstas se orientan hacia las bases de la cadena complementaria con la que se ligan por medio de puentes de hidrógeno. La estructura de las bases es de tal naturaleza que la G sólo se une con la C (lo hace por medio de tres puentes hidrogenados) y la A con la T (lo hace por medio de dos de tales puentes). Esto significa que mientras la secuencia de bases de una de las cadenas no responde, en principio, a ningún orden preestablecido, el orden de las bases de la segunda estará fatalmente determinado por la primera. Al diseñar las figuras 1 y 2, que sólo presentan eslabones de una cadena, hemos elegido libremente el orden de las bases, pero si el lector deseara construir ahora los eslabones correspondientes de la otra cadena, advertiría el carácter obligatorio de la secuencia de bases. Esta obligatoriedad constituye elf undamento del sistema de transmisión de la información genética. En efecto, la duplicación del ADN supone, primero, la separación de las dos cadenas mediante mecanismos enzimáticos y luego, a causa del carácter obligatorio o complementario del apareamiento de bases, la síntesis enzimática de una cadena idéntica a aquella de la que se separó. Esta fidelidad de la duplicación asegura que la información genética contenida en esa molécula de ADN se transmita fielmente, sin cambios, de célula a célula, generación tras generación.

Indice Siguiente