Estructura Química del Gen

Genética – Ingeniería Agronómica
2020
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA CIENCIAS DEL AGRO Y DEL MAR
DEPARTAMENTO DE AMBIENTE Y TECNOLOGÍA AGRÍCOLA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
Profesdsxora
Vanessa Ruiz

ÏNDICE
PRESENTACIÓN.................................................................................................... 1
ESTRUCTURA QUÍMICA DEL GEN....................................................................... 2
2.- El material genético: ADN. .............................................................................. 3
2.1.- Características del Material Genético:....................................................... 4
2.2.- Composición y Estructura de los Ácidos Nucleicos................................... 5
3.- Ideas Fundamentales:................................................................................... 12
4.- Para culminar:............................................................................................... 14
BIBLIOGRAFÍA. .................................................................................................... 17
APÉNDICE 1...................................................................................................... 18
APÉNDICE 2...................................................................................................... 19

Estructura Química del Gen Página 1
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA CIENCIAS DEL AGRO Y DEL MAR
PROGRAMA DE INGENIERIA AGRONOMICA
PRESENTACIÓN.
GUÍA DIDÁCTICA N° 4.
I. DATOS GENERALES.
Área CIENCIAS DEL AGRO Y DEL MAR
Programa INGENIERÍA AGRONÓMICA
Departamento DEPARTAMENTO DE AMBIENTE y TECNOLOGÍA AGRÍCOLA
Unidad
Curricular
GENÉTICA
Profesora Ing. Agrón. MSc. Vanessa Ruiz (Facilitadora)
UNIDAD TEMÁTICA A DESARROLLAR:
Caracterización de la Estructura química del Gen.
II. OBJETIVOS
Generales
Caracterizar químicamente los Ácidos Nucleicos.
Específicos
1.- Definir los Conceptos asociados a la Genética Molecular.
2.- Identificar las características del Material Genético.
3.- Describir la composición y estructura del Material Genético.

ESTRUCTURA QUÍMICA DEL GEN
Cuando estudiamos bioquímica, podemos apreciar la estructura y
función de algunos compuestos de interés biológico, tales como los
Azúcares, el ATP o las bases nitrogenadas, cuyas funciones pueden
variar desde el aporte de energía o la participación en procesos
metabólicos de los seres vivos.
Algunos de estos compuestos forman parte de la estructura química del ADN.
Es por ello que, antes de iniciar con este tema, debemos recordarlos:
Ácido fosfórico: Compuesto químico cuya reacción ante la presencia de un
medio acuoso, es la de donar protones. Su pH es inferior a 7. Su fórmula
química es: H3PO4
Bases Nitrogenadas: sustancias de anillos heterocíclicos derivadas de los
compuestos químicos purina o pirimidina.
Ribosa: Azúcar de 5 átomos de Carbono.
Biomolécula: Moléculas de la vida. Se componen químicamente por átomos
de: Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno, Fósforo (F) y Azufre
(A).
Cromosoma: Orgánulo celular que contiene la información genética. Deben
su nombre a la coloración brillante que adoptan cuando son teñidos (cromo =
color; soma = cuerpo).
Molécula: se define como la parte más pequeña de una sustancia, que
conserva sus propiedades.
Recuerda:
Consultar la bibliografía anexa o preguntar a tú facilitador (a), en
caso de dudas.

2.- El material genético: ADN.
Uno de los temas que mayor curiosidad ha generado en el hombre a lo largo de su
historia, es la herencia de los caracteres, cuya primera explicación lógica es
aportada por los estudios del Monje Austríaco Gregorio Mendel, quien determinó
que las características que podían heredarse se hallaban en unos "factores",
actualmente denominados GENES.
En base a lo anterior, ¿Es posible definir los genes?
Un gen o conjunto de genes contiene la planificación detallada o las
instrucciones químicas para la producción de una proteína, la cual forma o
ayuda a producir diferentes caracteres, como el color de las flores, la altura
o el sexo de los individuos en animales y plantas.
La Teoría cromosómica de la herencia indica que los genes se encuentran
localizados en los cromosomas (Consultar: Teoría Cromosómica de la Herencia),
siendo el material que los compone denominado: ácido desoxirribonucleico (ADN).
La estructura del ADN fue descubierta en la década de
1950, por dos jóvenes científicos, James Watson y Francis
Crick, con la Ayuda de investigadores de la talla de
Rosalinda Franklin. Estos noveles científicos publicaron un
modelo en tercera dimensión (3D) que la describía en el año
1953. Su trabajo les permitió recibir el Premio Novel de
Medicina en 1962.
La estructura del ADN, representada es una hélice de doble
cadena, dextrógira1
y antiparalela (las cadenas presentan
direcciones opuestas, esto será desarrollado más adelante).
1
Que gira a la derecha
Figura 1.
Modelo en 3D de ADN
3’ 5´
5’ 3´

Es importante considerar que:
A partir del descubrimiento de la molécula de ADN, fue posible describir los
procesos de transmisión de la información hereditaria de una célula madre a sus
hijas, generación tras generación.
Ya hemos hablado de la definición de gen, pero para continuar con el tema, es
necesario describir las principales características del material genético.
2.1.- Características del Material Genético:
Para poder desempeñar su función de material genético, el ADN debe cumplir con
las siguientes características:
Repasemos algunos términos:
Los prefijos “Pro” y “Eu” se refieren a la ausencia (pro) y presencia (Eu) del núcleo
en las células de los seres vivos. Los animales y las plantas poseen células con
núcleo, por lo tanto, se consideran Eucariotas. Los virus se consideran seres “no
vivos”.
Contener la información Genética
Ser químicamente estable
Replicarse (multiplicarse)
Expresarse (observarse)
Cambiar (mutar)
Combinarse
Partiendo de estas características, es posible afirmar que el material genético
en individuos procariotas y eucariotas es el ADN y en Virus es el ADN y el ARN

Recuerda:
Consultar los términos que no conozcas y preguntar a tú facilitadora en
caso de dudas.
Una vez aclarado todo, podemos continuar…
2.2.- Composición y Estructura de los Ácidos Nucleicos.
Son biomoléculas portadoras de la información genética.
Poseen un elevado peso molecular y están formados por carbono (C),
hidrógeno (H), oxigeno (O), nitrógeno (N) y fósforo (P).
Su función consiste en sintetizar las proteínas específicas de las
células (ARN); almacenar, duplicar y transmitir los caracteres
hereditarios (ADN).
Existen dos Ácidos Nucleicos: El ADN y el ARN, su nombre y funciones dependen
de la estructura química que poseen. Por ejemplo, el ADN posee la información
genética, por lo tanto, los genes están compuestos por ADN.
El ARN posee varias funciones, siendo una de las más importantes, la síntesis de
proteínas.
Antes de continuar:
Es necesario que consultes en la bibliografía anexa las características de
cada uno de los ácidos nucleicos.
Esto te permitirá identificar algunos de los siguientes aspectos:
1.- Su ubicación dentro de la célula.
2.- Su composición química (Azúcar y Bases Nitrogenadas).
4.- tipos y funciones del ARN.
Ordena esta información, realizando un cuadro comparativo.
Luego de consultada esta información, podemos avanzar…
¿Qué es un ÁCIDO NUCLEICO?

Un ácido nucleico está constituido por moléculas simples (monómeros)
denominadas NUCLEÓTIDOS.
A continuación se presenta un gráfico que permite identificar estos compuestos:
Es importante destacar que, dependiendo del tipo de Ácido nucleico, va a cambiar
la composición de los nucleótidos, por ejemplo, el azúcar del ARN se denomina
RIBOSA y al azúcar del ADN se le denomina DESOXIRIBOSA, debido a que es
una ribosa que ha perdido un átomo de oxígeno en el carbono 2.
Figura 2. Composición química de los Azucares Ribosa (1) y Desoxiribosa (2).
En una molécula de ADN, los nucleótidos se unen entre sí por el Grupo Fosfato y
la desoxirribosa dentro de una misma cadena, a partir de enlaces fosfodiéster2
y
los Puentes de Hidrógeno cumplen la función de unir dos (2) cadenas diferentes, a
partir de las Bases Nitrogenadas.
2
Enlace entre un grupo fosfato unido al carbono 5’ de la pentosa de un nucleótido y un hidroxilo
unido al carbono 3’ de otro nucleótido.
1 2

Al analizar una molécula de ADN, además de observar su composición es posible
apreciar que las dos cadenas de nucleótidos que la componen, presentan forma
helicoidal (parecida a una escalera de caracol) y se encuentran orientadas de
forma antiparalela, esto quiere decir que sus direcciones son opuestas y
dependen de los extremos libres en los azucares de los nucleótidos que forman
parte de las cadenas.
Para entender esto, es necesario visualizar en la figura 3, los extremos libres de la
desoxirribosa, cuya ampliación se muestra a continuación:
Recuerda que:
1.- Los azucares se enumeran en el sentido de las agujas del reloj.
2.- La desoxirribosa se une a las bases nitrogenadas en el carbono 1 y al
grupo fosfato en los carbonos 3 y 5
3.- Los extremos libres de las cadenas, determinan su dirección.
Figura 3. Estructura de ADN y sus componentes.
Extremo 3´ Extremo 5´
Figura 4. Extremos libres de la desoxirribosa
Enlace
Fosfodiéster
Bases Nitrogenadas
Azúcar
Pentosa
Grupo Fosfato
Puente de Hidrógeno
Car
Carbono 3’
Carbono 5’
Car
Extremo 3’
Ca
Extremo 5’

Figura 5. Naturaleza de las Bases Nitrogenadas
Como puede apreciarse en la figura 3, en el ADN la Adenina siempre se asocia
a la Timina y la Citocina a la Guanina, a esto se le llama complementariedad. (Ver
Reglas de Chargraff).
La complementariedad de las cadenas permite que, al conocer la secuencia de
nucleótidos de una, sea posible identificar la secuencia de su cadena hermana, tal
y como se aprecia en la siguiente imagen:
La secuencia genética de la cadena presentada es: 5’-TAG ACG TTC AAG TCA ACT-3’
La secuencia de su cadena complementaria, será: 3’-ATC TGC AAG TTC AGT TGA-5’
La Cadena de ARN no presenta Timina, sino Uracilo, por lo tanto, la Adenina se
asociará al Uracilo.
Recuerda la unión:
Las Bases Nitrogenadas que componen los ácidos nucleicos pueden ser
de dos tipos: Purinas y Pirimidinas.
Las Purinas poseen la estructura química del compuesto heterociclo
purina y pueden hallarse tanto en ADN como en ARN.
Las Pirimidinas deben su nombre a que son derivados de la pirimidina.
En el ADN puede hallarse Citosina y Timina, mientras que en el ARN
podemos encontrar Citosina y Uracilo.
A T C G

Hasta ahora, hemos explicado las características del ADN, vamos a
continuar la lección, describiendo al ARN.
El ARN (Ácido Ribonucleico) está compuesto sólo por una cadena de nucleótidos
y, como ya hemos mencionado, posee varias funciones asociadas a la expresión y
regulación de los genes.
El ARN asociado a la expresión o codificación de la información genética se
denomina ARN mensajero.
El ARN mensajero (ARNm) sólo constituye entre el 2 y el 5 % del ARN total y se
forma a partir de una hebra del ADN en un proceso llamado TRANSCRIPCIÓN.
Con las bases nitrogenadas complementarias a la cadena de ADN, se crea un
molde con la información genética necesaria para la síntesis de proteínas.
La función del ARNm es la de tomar la información del ADN, que está en núcleo, y
llevarla al citoplasma, donde están los ribosomas (ARN ribosomal) en los que se
sintetizarán las proteínas con los aminoácidos aportados por los ARNt (ARN de
transferencia).
El tamaño del ARNm depende del tamaño de la proteína para la que lleva
información. Después de realizar su función (la síntesis de proteínas), las enzimas
ribonucleasas lo destruyen para evitar la producción innecesaria de proteínas. Por
lo tanto, cuando se vuelva a necesitar la síntesis de una proteína concreta, se
creará nuevo ARNm.
El ARNm tiene una estructura distinta en organismos procariotas y eucariotas.
El ARN sólo copia segmentos genéticos específicos para producir
una proteína (Leer: Teoría del Dogma Central).
ARN mensajero
ADN: Cadena Molde
Figura 6. Formación de ARNm, a partir de ADN.

Los ARN asociados a la regulación de los genes son el ARNt y el ARNr.
_ARN de Transferencia (ARNt): posee una estructura parecida a un trébol, con
tres bucles (Brazos T, A y D) y se encarga de
transportar los aminoácidos a los ribosomas
donde, según la secuencia especificada en un
ARN mensajero (transcrita, a su vez, del ADN),
se sintetizan las proteínas.
El ARNt representa, aproximadamente, el 15 %
de todo el ARN. Está formado por unos 80
nucleótidos, y se encuentra disperso en el
citoplasma celular.
Existe una molécula de ARNt para cada
aminoácido, con un triplete específico de bases
nitrogenadas, el anticodón, que varía entre los distintos ARNt.
Antes de continuar:
Es necesario definir algunos términos:
Triplete o Codón: Secuencia de tres nucleótidos, bien sea de ADN o
ARN que codifica un aminoácido determinado.
Anticodón: Secuencia de tres nucleótidos en el ARNt complementaria
de un codón de ARNm. Esta secuencia codifica para un aminoácido
específico, durante el proceso de transformación del ARN a proteínas.
_ARN ribosómico (ARNr): es el tipo de ARN más abundante (80-85% del ARN
total) en las células y constituye, una parte de los ribosomas (el 60% de su peso).
Estos se encargan de la síntesis de proteínas según la secuencia de nucleótidos
presente en el ARN mensajero.
A la síntesis de proteínas también se le denomina “TRADUCCIÓN”, pues, se
traduce un lenguaje expresado en secuencias de nucleótidos a otro expresado en
secuencias de aminoácidos específicos.
Figura 7. Estructura del ARNt.

El ARNr está constituido por dos subunidades (Ver figura 8), que poseen tres sitios
(A, P y E), donde se desarrolla el proceso de traducción de ARNm a Proteínas, a
partir del reconocimiento de los codones o tripletes y la adición de los diferentes
aminoácidos que formarán la proteína.
Recuerda:
El ARN pose dos funciones principales, codificar la información que
posee el ADN y generar, a partir de esa información, una o varias
proteínas.
Para cumplir estas funciones, existen diferentes tipos de ARN:
Mensajero, de Transferencia y Ribosómico.
El ARNm es una estructura de cadena simple, mientras que el ARNt
posee una estructura en forma de trébol y el ARNr forma los ribosomas.
Sabias qué…
 La Estructura del ADN propuesta por Watson y Crick, se
denomina forma B, sin embargo existen otras 5 formas (A,
C, D, E, todas dextrógiras y Z levógira).
 Algunos virus poseen ARN como material genético, un
claro ejemplo es el Virus del Mosaico del Tabaco (TMV).
Figura 8. Estructura del ARNr.

3.- Ideas Fundamentales:
Un Ácido Nucleico es una biomolécula compuesta principalmente por
Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N) y Fósforo (P).
Existen dos Ácidos Nucleicos: ADN y ARN.
El ADN contiene la información genética y está constituido por la unión de
monómeros denominados Nucleótidos.
La información del ADN puede multiplicarse, combinarse y cambiar.
Los Nucleótidos de ADN se componen de tres unidades estructurales:
_ Un azúcar Desoxirribosa.
_ Un Grupo Fosfato.
_ Una base Nitrogenada.
La desoxirribosa debe su nombre a que carece de una molécula de oxígeno
en el carbono 2.
Las Bases Nitrogenadas pueden ser derivados de los compuestos químicos
Purina y Pirimidina.
Las Purinas son: Adenina y Guanina.
Las Pirimidinas son: Timina, Citosina y Uracilo.
Los Nucleótidos se unen, dentro de una misma cadena de ADN ó ARN,
mediante enlaces fosfodiéster.
Dos cadenas de ADN se unen mediante puentes de Hidrógeno.
En ADN, la Adenina siempre se une a la Timina y la Citosina a la Guanina.
En ARN la Adenina se une al Uracilo (Chargraff, 1950).
La estructura secundaria del ADN consta de una doble hélice dextrógira
(parecida a una escalera de caracol), dispuesta sobre un eje imaginario
cuyas cadenas son opuestas y complementarias.
La dirección de las cadenas de ADN depende de los extremos libres de los
azucares de sus nucleótidos.
El ADN requiere ser una molécula estable para expresarse y replicarse.
El ARN es una biomolécula inestable y según su función, puede ser de tres
tipos: ARNm (función codificante), ARNt y ARNr (función reguladora).

El ADN sólo puede hallarse en el núcleo, cloroplastos y mitocondrias, el
ARN se encuentra en el núcleo y en el citoplasma celular.
El ARN mensajero se compone de una cadena simple y se forma a partir de
una cadena de molde de ADN (cadena con dirección 3’-5’)
La Función del ARNm es la de tomar la información de ADN en el núleo,
copiarla en su “lenguaje” (transcripción) y llevarla al citoplasma, donde se
producirá la proteína.
El ARN de transferencia se encuentra en el citoplasma celular y posee una
estructura característica, similar a un trébol, en donde pueden diferenciarse
tres zonas: zona de unión al ribosoma, zona de unión al ARNm (anticodón)
y zona de unión al aminoácido.
La Función del ARNt es la de descifrar los codones y trasladar el
aminoácido correspondiente a la cadena polipeptídica en formación (en el
ribosoma).
El ARN ribosómico o ribosomas, está formado por 2 estructuras, una
grande y una pequeña y presenta tres sitios: Sitio A, Sitio P y Sitio E.
En estos sitios se recibe el ADN, se reconoce el codón y se adiciona el
aminoácido correspondiente en un proceso llamado traducción.

4.- Para culminar:
¿Cuál es tú opinión con respecto a esta actividad?
¿Consideras que estás preparado para medir tus conocimientos?
La mejor forma de evaluar nuestro aprendizaje es a través de la realización
de actividades,
¿Te animas?, iniciemos la molecutrivia…
La siguiente actividad nos permitirá acumular puntos, en base a los
conocimientos adquiridos, respondiendo 4 tipos de preguntas: Verdadero y
Falso, Selección Múltiple, Asociación entre Imágenes y Texto y Desarrollo.
Verifica tus respuestas, ya que cada error será penalizado con la
eliminación de una repuesta acertada.
1.- Verdadero y Falso.
Instrucciones: A continuación se presentan una serie de afirmaciones, luego de
leerlas atentamente, debes seleccionar, según lo estudiado en clase, si son
verdaderas o falsas.
El ADN posee una estructura de tres cadenas unidas por un eje. V ( ) F ( ).
La Adenina y la Guanina son compuestos derivados de la Purina. V ( ) F ( ).
La estructura secundaria del ADN fue descubierta por Einstein. V ( ) F ( ).
El Unacilo un compuesto derivado de la Pirimidina. V ( ) F ( ).
El ARN solo tiene función codificadora. V ( ) F ( ).
2.- Selección Múltiple.
Instrucciones: Lee atentamente las siguientes afirmaciones y selecciona la o las
opciones que correspondan.
La información del ADN puede:
A. Replicarse
B. Maquillarse
1 2
C. Mutar.
D. Combinarse.
¡Éxito!

Algunos de ellos participaron en el descubrimiento de la estructura en 3D
del ADN.
A. Le Wasson
B. Francis Crick.
Son componentes de un Nucleótido de ADN:
A. Base Oxigenada.
B. Desoxirribosa.
Son tipos de ARN:
A. Nucleótido
B. Mensajero
3.- Asociación imágenes texto.
Instrucciones: Identifica los componentes de una cadena de ADN
4.- Desarrollo.
¿Cuál es el significado de las siglas ADN? y ¿Cuál es su importancia?
Menciona al menos 3 Características del ADN e indica ¿Para qué es
necesario que sea un compuesto estable?
¿Qué quieren decir las siglas ARN? ¿El ARN es una molécula estable?
Explica ¿Por qué las cadenas simples que componen la molécula de
ADN son opuestas y complementarias?
Realiza un esquema indicando la estructura y las partes del ARN
ribosómico.
Mediante un mapa mental, explica la estructura y función del ARNt.
C. Sherlock Holmes.
D. James Watson.
C. Base Nitrogenada.
D. Grupo Fosfato.
C. De Transferencia.
D. Ribosómico.

A continuación se presenta una cadena simple de ADN, Elabora la cadena
complementaria e indica:
A. Dirección y sentido de la cadena complementaria.
B. Denominación de las cadenas según su dirección y sentido.
3’-AAG CTC GGA TCA TAT CGG ATT-5’

BIBLIOGRAFÍA.
Libros:
Curtis, H. y Barnes, S. Biología. 2000. Editorial Médica Panamericana.
Fita, A., Rodríguez, A. y Prohen, J. 2008. Genética y Mejora Vegetal.
Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, España.
Griffiths A.J.F, Miller J.H., Suzuki D.T., Lewontin R.C., Gelbart W.M. 2002.
Genética. 3a. edición.
Klug & Cummings. Concepts of Genetics. 2006. Editorial Prentice Hall. 8º
edición.
Pasarge, E. Genética: Texto y Atlas. 2010. Editorial MédicaPanamericana.
3° edición.
Pierce B.A. Genética: Un enfoque conceptual. 2005. Editorial Médica
Panamericana. 2° Edición
Tamarin R.H. Principios de Genética. 1996. Genética Molecular. Editorial
Reverté.
Watson J. Biología Molecular del gen. 2006. Editorial Médica Panamericana
S.A. 5º edición.
Fuentes electrónicas:
Blog Educativo de la Universidad Complutense de Madrid. Tema: Estructura
de los Ácidos Nucleicos. Rescatado de: http://webs.ucm.es/info/genetica/
Blog Educativo de Lourdes Luengo. Temas de Genética: ADN como
portador de la Información Genética. Rescatado de: http://www.lourdes-
luengo.es/unidadesbio/genetica/
Blog Educativo Khan Academy. Temas de Biología: Ácidos Nucleicos.
Rescatado de: https://es.khanacademy.org/science/biology/gene-
expression-central-dogma/central-dogma-transcription/a/nucleic-acids

Portal Académico de la Universidad nacional Autónoma de México. Unidad
3: Gen y Genoma. Rescatado de: https://portalacademico.cch.unam.mx/
APÉNDICE 1.
Reglas de Chargaff
Al principio se pensaba que los ácidos nucleicos eran la repetición monótona de
un tetranucleótido, de forma que no tenían variabilidad suficiente para ser la
molécula biológica que almacenara la información. Sin embargo, Chargaff (1950)
demostró que las proporciones de las bases nitrogenadas eran diferentes en los
distintos organismos, aunque seguían algunas reglas. Estas reglas de Chargaff se
cumplen en los organismos cuyo material hereditario es ADN de doble hélice y son
las siguientes:
REGLAS DE CHARGAFF PARA ADN DE DOBLE HÉLICE
Edwin Chargaff
La proporción de Adenina (A) es igual a la de
Timina (T). A = T . La relación entre Adenina y
Timina es igual a la unidad (A/T = 1).
La proporción de Guanina (G) es igual a la de
Citosina (C). G= C. La relación entre Guanina y
Citosina es igual a la unidad ( G/C=1).
La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la
de las bases pirimidínicas (T+C). (A+G) = (T +
C). La relación entre (A+G) y (T+C) es igual a la
unidad (A+G)/(T+C)=1.
Sin embargo, la proporción entre (A+T) y (G+C) era
característica de cada organismo, pudiendo tomar
por tanto, diferentes valores según la especie
estudiada. Este resultado indicaba que los ácidos
nucleicos no eran la repetición monótona de un
tetranucleótido. Existía variabilidad en la
composición de bases nitrogenadas.

APÉNDICE 2.
El modelo de la Doble Hélice: Watson y Crick (1953)
Una vez demostrado que los ácidos nucleicos eran los portadores de la
información genética, se realizaron muchos esfuerzos encaminados a determinar
su estructura con exactitud. Watson y Crick (1953) fueron los primeros
investigadores en proponer una estructura para los ácidos nucleicos y su labor
investigadora se vio recompensada con el Premio Nobel en 1962, Premio Nobel
que compartieron con M. H. F. Wilkins y que se les concedió por sus
descubrimientos en relación con la estructura molecular de los ácidos nucleícos y
su significación para la transmisión de la información en la materia viva. Para
realizar su trabajo emplearon dos tipos de datos ya existentes.
Los datos obtenidos varios años antes por Chargaff (1950), relativos a la
composición de bases nitrogenadas en el ADN de diferentes organismos.
Los procedentes de estudios de difracción de rayos X sobre fibras de ADN.
Para determinar la estructura tridimensional o disposición espacial de las
moléculas de ADN, se hace incidir un haz de rayos X sobre fibras de ADN y se
recoge la difracción de los rayos sobre una película fotográfica. La película se
impresiona en aquellos puntos donde inciden los rayos X, produciendo al
revelarse manchas. El ángulo de difracción presentado por cada una de las
manchas en la película suministra información sobre la posición en la molécula
de ADN de cada átomo o grupo de átomos.
Mediante esta técnica de difracción de rayos X se obtuvieron los siguientes
resultados:
Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo
largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4 Å. Las bases son
estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje (Astbury, 1947).
El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente
alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice.
Existe más de una cadena polinucleotídica enrollada helicoidalmente (Wilkins et
al. 1953, Frankling y Gosling, 1953).
Basándose en estos dos tipos de datos Watson y Crick propusieron su
Modelo de estructura para el ADN conocido con el nombre de Modelo de
la Doble Hélice. Las características del Modelo de la Doble Hélice son las
siguientes:
El ADN es una doble hélice enrollada helicoidalmente “a derechas” (sentido
dextrorso). Algo parecido a dos muelles entrelazados.
Enrollamiento de tipo plectonémico: para separar las dos hélices es necesario
girarlas como si fuera un sacacorchos.

Cada hélice es una serie de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster en los
que un grupo fosfato forma un puente entre grupos OH de dos azúcares
sucesivos (posiciones 3’ de un azúcar y 5’ del siguiente).
Las dos hélices se mantienen unidas mediante puentes o enlaces de hidrogeno
producidos entre las bases nitrogenadas de cada hélice. Siguiendo los datos de
Chargaff (1959), la Adenina de una hélice aparea con la Timina de la hélice
complementaria mediante dos puentes de hidrógeno. Igualmente, la Guanina de
una hélice aparea con la Citosina de la complementaria mediante tres puentes
de hidrógeno.
Las dos hélices por razones de complementaridad de las bases nitrogenadas
son antiparalelas, teniendo secuencias de átomos inversas. Una hélice lleva la
secuencia 5’P → 3’ OH , mientras que la hélice complementaria sigue la
secuencia de átomos 3’OH →5’P.
El diámetro de la doble hélice es de 20 Å.
Las bases nitrogenadas son estructuras planas perpendiculares al eje de la
doble hélice y están apiladas unas sobre otras a una distancia de 3,4 Å. Cada
10 bases, cada 34 Å se produce una vuelta completa de la doble hélice (360º).
Las bases se encuentran en sus configuraciones cetónicas, cumpliendo así las
reglas de apareamiento A-T y G-C.
La secuencia de bases nitrogenadas puede ser cualquiera, no existe ninguna
restricción.
Además, la estructura en doble hélice propuesta por Watson y Crick (1953)
sugería varías propiedades importantes del material hereditario:
Las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas A-T y G-C sugieren
un forma sencilla de replicación del material hereditario. Esta forma sencilla de
replicación se denomina método Semiconservativo. Cuando el ADN se replica
sus dos hélices se separan y cada una de ellas sirve de molde para sintetizar
una nueva hélice siguiendo las reglas de apareamiento de las bases
nitrogenadas.
La mutación a nivel molecular consistiría en un cambio en la secuencia de
bases nitrogenadas del ADN.
Al no existir ninguna restricción en la secuencia de bases nitrogenadas, el ADN
poseía la suficiente variabilidad como para ser el material hereditario.
Además, esta estructura sugería la existencia de algún código que permitiera
pasar de la secuencia lineal de bases nitrogenadas en el ADN a la secuencia
lineal de aminoácidos en las proteínas.

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