Organización física, molecular o geométrica del ADN (612 palabras)

Notas útiles sobre la organización física, molecular o geométrica del ADN.

La primera persona en pensar en la estructura tridimensional del ADN fue WT Astbury, quien, mediante sus estudios cristalográficos de rayos X de la molécula de ADN, concluyó en 1940 que debido a que el ADN tiene una alta densidad, su polinucleótido era una pila de nucleótidos planos, cada uno de los cuales estaba orientado perpendicularmente al eje largo de la molécula y estaba situado cada 3, 4 A a lo largo de la pila.

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Los estudios cristalográficos de rayos X de Astbury fueron continuados por Wilkins y sus colaboradores (1953), quienes lograron preparar fibras de ADN altamente orientadas que les permitieron obtener una fotografía de difracción de rayos X. Uno de sus asociados, Rosalind Franklin, obtuvo una fotografía superior de difracción de rayos X del ADN que confirmó la inferencia anterior de Astbury de 3, 4 A de distancia internucleótida y sugirió una configuración helicoidal para la molécula de ADN.

Watson y Crick, quienes ya estaban comprometidos en la construcción de algún modelo adecuado para la estructura del ADN, cuando observaron la imagen de Franklin de la molécula de ADN, inmediatamente utilizaron esa información para construir un modelo molecular para el ADN. En abril de 1953, Watson y Crick publicaron sus conclusiones sobre la estructura del ADN en el mismo número de "Nature" en el que Wilkins y sus colegas presentaron la evidencia de rayos X de esa estructura.

Consideraciones de Watson y Crick en la construcción de la estructura helicoidal doble de la molécula de ADN:

Watson y Crick concluyeron directamente de la fotografía de difracción de rayos X del ADN tomada por Franklin que (1) la cadena de polinucleótido del ADN tiene la forma de una hélice regular, (2) la hélice tiene un diámetro de aproximadamente 20 A y, (3) la hélice realiza un giro completo cada 3, 4 A a lo largo de su longitud y, por lo tanto, dado que la distancia internucleotídica es de 3, 4 A, consta de una pila de diez nucleótidos por turno.

Considerando la densidad conocida de la molécula de ADN, Watson y Crick concluyeron a continuación que la hélice debe contener dos cadenas de polinucleótidos, o dos pilas de diez nucleótidos por turno, ya que la densidad de un cilindro de 20 A de diámetro y 34 A de largo sería demasiado baja si contiene solo una pila de diez, y demasiado alta si contiene tres o más pilas de diez nucleótidos cada una.

Sin embargo, antes de intentar organizar estas dos cadenas de polinucleótidos en una hélice regular de las dimensiones requeridas, Watson y Crick colocaron una restricción adicional en su modelo, una restricción que se deriva de su conocimiento de que el ADN es el material genético.

Si el ADN debe contener información hereditaria por lo que razonaron, y si esa información está inscrita como una secuencia específica de las cuatro bases a lo largo de la cadena de polinucleótidos, entonces la estructura molecular del ADN debe poder acomodar cualquier secuencia arbitraria de bases a lo largo de sus cadenas de polinucleótidos . De lo contrario, la capacidad del ADN como portador de información sería demasiado severa.

Por lo tanto, sintieron la necesidad de construir una hélice tan regular que, aunque compuesta de dos cadenas de polinucleótidos que contienen una secuencia arbitraria de bases de nucleótidos cada 3.4 A a lo largo de su longitud, tenga un diámetro constante de 20 A.

Dado que la dimensión del anillo de purina es mayor que la del anillo de pirimidina, Watson y Crick tuvieron la idea de que la hélice de dos cadenas podría tener un diámetro constante si existiera una relación complementaria entre las dos pilas de nucleótidos, de modo que en cada nivel uno La pila alberga una base de purina y la otra una base de pirimidina.

Finalmente, para dotar a la hélice de estabilidad termodinámica, la estructura tendría amplias oportunidades para la formación de enlaces de hidrógeno entre hidrógeno amino o hidroxilo y cetooxígenos o inmunonitrógenos de las bases de purinas y pirimidinas. Estas consideraciones los llevaron a construir un modelo de doble hélice para la estructura molecular de la molécula de ADN.