L'ESTRUCTURA DE L'ADN


Quan es va saber que la informació hereditària estava continguda a l'ADN i que l'ADN de diferents organismes contenia diferents quantitats de bases nitrogenades, es va elaborar la idea que la informació genètica podia estar continguda a la seqüència de les bases de les molècules d'ADN, és a dir, en l'ordre en el qual aquestes bases apareixien a la molècula. Per a corroborar aquesta idea era necessari:
  1. determinar l'estructura de l'ADN
  2. explicar com la informació continguda a la seqüència de les bases podia dirigir la vida de les cèl·lules

Els treballs sobre la composició d'ADN realitzats per Erwin Chargraff als anys 50 del segle XX van permetre establir les següents conclusions:
  • La proporció de les diferents bases és diferent entre espècies biològiques, però molt similar entre individus de la mateixa espècie.
  • La quantitat d'adenina és igual a la de timina, i la de guanina igual a la de citosina. Aquesta relació, A=T, G=C, es va anomenar principi d'equivalència.

Les dades que Rosalind Franklin va obtenir mitjançant mètodes de difracció de raigs X per tal de determinar l'estructura d'aquesta molècula van ser determinants ja que van mostrar que havia de tenir les següents propietats:
  • L'estructura ha de ser helicoïdal.
  • El diàmetre ha de ser constant i d'uns 2 nm.
  • Ha de tenir dues estructures repetitives, una cada 0,34 nm i una altra cada 3,4 nm.

Amb totes aquestes dades, i utilitzant models moleculars a escala, Francis Crick i James D. Watson van proposar al 1953 un model estructural de l'ADN en el qual dues cadenes de nucleòtids se situen una davant l'altra i es mantenen associades mitjançant ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades.

Hi ha controvèrsia sobre el paper poc reconegut de Rosalind Franklin en el descobriment de l'estructura tridimensional de l'ADN (http://www.prodiversitas.bioetica.org/rfranklin.htm ,
http://www.nature.com/embor/journal/v2/n3/full/embor471.html
i
http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Rosalind/Franklin/ADN/elpepisoc/20030227elpepisoc_7/Tes)

ADN_animation.gif

ADN_ESQUEMA.jpg Segons aquest model:
  • La molècula d'ADN consisteix en una hèlix doble, ja que està formada per dues cadenes de nucleòtids enrotlladas al llarg d'un eix comú. Aquesta doble hèlix és dextrogira i dóna un gir complet cada 3,4 nm.
  • Les dues cadenes es disposen en sentits oposats, és a dir, una en sentit 3' → 5' i l'altra en sentit 5' → 3'. Les dues cadenes són, per tant, antiparal·leles.
  • Les bases nitrogenades són a l'interior de la doble hèlix, amb els plans dels seus anells perpendiculars a l'eix de l'hèlix, mentre que els esquelets pentosa-fosfat de les dues cadenes es troben a la part exterior. La distància entre cada parell de bases és de 0,34 nm i com que la doble hèlix fa una volta completa cada 3,4 nm, conté 10 parells de bases per volta.
  • Les dues cadenes queden unides per ponts d'hidrogen formats entre la base nitrogenada d'una cadena i la de l'altra cadena amb la qual queda enfrontada. Els aparellaments sempre són entre A-T i G-C, és a dir, sempre s'enfronta una base púrica amb una pirimidínica, i mai dues del mateix tipus. Això possibilita que es mantingui constant el diàmetre de la doble hèlix ja que les bases púriques, en tenir dos anells, són més grans que les pirimidíniques, que només en tenen un. L'aparellament A-T i G-C explica també el principi d'equivalència establert per Chagraff. En l'orientació en la qual queden les bases a l'interior de la doble hèlix, el parell A-T pot formar 2 ponts d'hidrogen i el parell G-C en pot formar 3 (veure també el document Constituents químics dels àcids nucleics).

Aquest model mostrava ja la possibilitat que l'ADN pogués complir les següents funcions:
  • Contenir la informació genètica codificada a la seqüència de bases. Malgrat que l'ADN estigui forma només per quatre tipus de bases, el número de seqüències possibles i, per tant, la diversitat de la informació emmagatzemada, és enorme.
  • Reproduir-se exactament per a originar dues molècules filles idèntiques a la molècula original. Això és absolutament necessari per tal que la informació genètica pugui ser transmesa fidelment i es pot aconseguir gràcies al fet que l'aparellament entre les bases sempre és A-T i G-C. D'aquesta manera, si les dues cadenes se separen, cadascuna pot servir de motlle per a la síntesi d'una nova cadena complementària idèntica a aquella de la qual s'ha separat.
  • Un canvi en la seqüència (mutació) pot modificar la informació i aquest canvi pot ser transmès a la descendència.

Les dues cadenes que formen la doble hèlix poden ser separades per diferents mètodes, entre ells la calor. El procés de separació de les dues cadenes s'anomena desnaturalització de l'ADN.



  1. La naturalesa del material hereditari
  2. Constituents químics dels àcids nucleics
  3. Estructura de l'ADN
  4. Estructura dels ARNs
  5. Replicació de l'ADN
  6. El codi genètic