El documento describe la estructura y función del ADN. El ADN es una molécula que contiene la información genética de todos los organismos vivos y algunos virus. Está compuesto de cuatro bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina) unidas en una doble hélice. La secuencia de estas bases almacena y transmite la información hereditaria de padres a hijos. En 1953, Watson y Crick descubrieron que el ADN tiene una estructura de doble hélice, un hallazgo fundamental que revolucionó la biología.

1. ADN
Estructura

3. El ácido desoxirribonucleico,
frecuentemente abreviado como ADN (y
también DNA, del inglés deoxyribonucleic
acid), es un tipo de ácido nucleico, una
macromolécula que forma parte de todas
las células. Contiene la información
genética usada en el desarrollo y el
funcionamiento de los organismos vivos
conocidos y de algunos virus, y es
responsable de su transmisión hereditaria.

4. El ADN está compuesto de cuatro
letras (o bases) del alfabeto
genético, cuyas secuencias
forman palabras comprensibles
por la máquina celular. Este
enorme manual de
instrucciones lleva 3.500
millones de letras que se
encadenan a lo largo de la
molécula del ADN y de las
cuales solo una pequeña parte,
los genes, dan órdenes
efectivas.
Si el conjunto de estas letras
fuera impreso, formarían 3.500
volúmenes de 500 páginas. El
cuerpo humano tiene menos de
30.000 genes, de tamaño muy
variable, que le permiten vivir y
reproducirse.

5. Desde el punto de vista químico, el
ADN es un polímero de
nucleótidos, es decir, un
polinucleótido. Un polímero es un
compuesto formado por muchas
unidades simples conectadas
entre sí, como si fuera un largo
tren formado por vagones.
En el ADN, cada vagón es un
nucleótido, y cada nucleótido, a
su vez, está formado por un
azúcar (la desoxirribosa), una
base nitrogenada (que puede ser
adenina→A, timina→T,
citosina→C o guanina→G) y un
grupo fosfato que actúa como
enganche de cada vagón con el
siguiente.

6. Lo que distingue a un nucleótido
de otro es, entonces, la base
nitrogenada, y por ello la
secuencia del ADN se
especifica nombrando sólo la
secuencia de sus bases. La
disposición secuencial de
estas cuatro bases a lo largo
de la cadena (el ordenamiento
de los cuatro tipos de
vagones a lo largo de todo el
tren) es la que codifica la
información genética: por
ejemplo, una secuencia de
ADN puede ser
ATGCTAGATCGC... En los
organismos vivos, el ADN se
presenta como una doble
cadena de nucleótidos, en la
que las dos hebras están
unidas entre sí por unas
conexiones denominadas
puentes de hidrógeno.

7. Este ADN, al igual que los ADN bacterianos, es
una molécula bicatenaria, circular, cerrada, sin
extremos (cromosoma mitocondrial). En los
seres humanos tiene un tamaño de 16.569
pares de bases, conteniendo un pequeño
número de genes, distribuidos entre la cadena H
(de heavy, pesada en inglés y la cadena L (de
light, ligera), debido a su diferente densidad
cuando son centrifugadas en gradiente de CsCl.

8. El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37,
frente a los 20.000 - 25.000 genes del ADN cromosómico
nuclear humanos. Codifica dos ARN ribosómicos, 22
ARN de transferencia y 13 proteínas que participan en la
fosforilación oxidativa. El cromosoma mitocondrial se
organiza en "nucleoides", de tamaño variable y de unos
0,068 nanómetros de tamaño en humanos, y formados
por entre 5-7 cromosomas y algunas proteínas, como el
factor de transcripción mitocondrial A, la proteína de
unión a ADN mitocondrial de cadena sencilla y la
helicasa Twinkle. Su número por mitocondria es muy
variable, pero su distribución se realiza a intervalos fijos,
y muchos de ellos parecen localizarse en los "tubos
mitocondriales". Parece ser que los nucleoides
mitocondriales podrían tener un comportamiento "en
capas", llevando a cabo la replicación en su centro,
mientras que en la periferia sitúan la traducción de las
proteínas necesarias para la cadena respiratoria. El
número de tales nucleoides sería de varios cientos
(400-800) en células de cultivo, y mucho menores en
otras especies en que su tamaño es mayor.

9. El ADN mitocondrial está en replicación constante,
independientementemente del ciclo y del tipo celular. Se piensa que
tiene lugar de forma asíncrona, es decir, que tiene lugar en las dos
cadenas en tiempos diferentes y con dos orígenes distintos hacia
direcciones contrarias. El comienzo tendría lugar en el origen de la
cadena pesada, situado en el bucle D, y replicaría ésta tomando
como molde la cadena ligera. Cuando se alcanza el segundo
origen, situado a dos tercios de distancia del primero, comienza la
segunda ronda de replicación en sentido opuesto. Se ha propuesto
un nuevo sistema de replicación que coexistiría con el primero.
Sería bidireccional y comportaría una coordinación entre hebras
directas y retrasadas. En la replicación en mamíferos estarían
involucradas la polimerasa γ y la helicasa twinkle.

10. El ADN mitocondrial
está sometido a un
importante estrés por
su proximidad con los
centros de producción
de radicales libres de
oxígeno, de forma
que disponen de una
varia y compleja
maquinaria de
reparación, lo cual
incluye diversas
formas de
recombinación, tanto
homóloga como
inhomóloga.

11. James Watson y Francis Crick transformaron la biología con su
descubrimiento del ADN en 1953, y dieron el primer paso para lo
que serían después los avances del genoma humano y la clonación
de organismos. Pero la historia de la doble hélice esconde mucho
más que el trabajo arduo de dos científicos. La histeria de la Guerra
Fría y el chauvinismo masculino también jugaron su papel. Ninguno
de los dos científicos era biólogo. Watson, era un zoólogo
estadounidense, mientras Crick era un físico inglés. Para 1951,
ambos impetuosos, arrogantes y altamente competitivos, decidieron
trabajar juntos en el Cavendish Laboratory (Cambridge, Inglaterra),
para resolver uno de los problemas clave en la biología de aquella
época: el ADN y su capacidad para codificar la información.

12. Watson y Crick hicieron su mejor esfuerzo para no dejarse ganar la
carrera por el famoso químico estadounidense Linus Pauling. La
era del McCarthismo les compró tiempo. Pauling estaba a punto de
abordar un avión a Inglaterra en mayo del 52 para lograr acceso a
rayos X detallados del ADN, cuando el gobierno de Estados Unidos
le retuvo el pasaporte argumentando sus actividades
antiamericanas. Las imágenes de rayos X habían sido creadas por
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. Estos científicos ayudaron a
descifrar el código, pero su aversión mutua bloqueó la colaboración.
Franklin, una de las pocas mujeres en investigación, fue tan
relegada que decidió retirarse. Wilkins le mostró a Watson una de
las imágenes del ADN de Franklin sin su aprobación y ese fue el
momento de la iluminación: Watson se dio cuenta de que los
patrones formados en cruz en la fotografía tenían que estar
formados como una hélice. Así, conjuntamente con Crick, construyó
un modelo de metal de dos hélices unidas entre sí por pares de
cuatro moléculas. El reporte sobre el modelo en la publicación
Nature, en 1953, dio a ambos, Watson y Crick, conjuntamente con
Wilkins, el premio Nóbel de Medicina en 1962. Franklin, olvidada,
murió de cáncer en 1958.

13. Watson continúa su trabajo en el Cold
Spring Harbor Laboratory en Long
Island, Nueva York. Mientras Crick lleva
a cabo investigaciones genéticas en el
Salk Institute en San Diego. En un
artículo en Nature, de 1974, este
científico escribió: "Más que creer que
Watson y Crick hicieron la estructura
del ADN, diría más bien que la
estructura hizo a Watson y Crick".
Es, en efecto, gracias a ellos que se sabe
que el patrimonio genético humano se
basa en 23 pares de cromosomas.
Y sobre todo, que cada uno de ellos,
situado en el corazón de las células, es
de hecho una larga doble hélice
formada de ácido desoxirribonucleico
(ADN). Los instrumentos de la biología
molecular han favorecido una explosión
de la genética permitiendo cortar este
ADN, detectar y estudiar los genes
defectuosos así como los errores de
programación, responsables de las
enfermedades genéticas.

14. Esta evolución ha permitido desarrollar el diagnóstico prenatal, identificar
genes de enfermedades -corea de Huntington, distrofia muscular de
Duchenne-, explorar los vínculos entre la genética y el cáncer y poner a
punto métodos de diagnóstico y pronósticos.
Los conocimientos adquiridos también irrumpieron en la medicina legal con las
técnicas de huellas genéticas para las investigaciones de paternidad y la
identificación de los individuos sospechosos de crímenes o de víctimas de
catástrofes.
Luego de este descubrimiento, se han podido producir sustancias terapéuticas
por ingeniería genética, como la insulina para los diabéticos, el factor 8 de
coagulación para la forma más frecuente de hemofilia, así como vacunas.
Pero este desarrollo de la genética no cesa de plantear interrogantes éticas,
sobre la posible intromisión en la vida privada o discriminaciones, pruebas
genéticas que puedan servir para la selección de los nacimientos, o intentos
de fabricar clones humanos.

15. •Aproximadamente, ¿cu
tiene nuestro cuerpo?
•¿Qué avances de ha
FIN y biología gracias
de Watson y Crick?
Álvaro González Carretero
Carlos Dos Santos
B1ºA