Estructura secundaria del ADN
La estructura tridimensional del ADN fue objeto de un intenso esfuerzo de investigación a finales de los años cuarenta y principios de los cincuenta. Los primeros trabajos revelaron que el polímero tenía una estructura de repetición regular. En 1950, Erwin Chargaff, de la Universidad de Columbia, demostró que la cantidad molar de adenina (A) en el ADN era siempre igual a la de timina (T). Asimismo, demostró que la cantidad molar de guanina (G) era igual a la de citosina (C). Chargaff no sacó ninguna conclusión de su trabajo, pero otros pronto lo hicieron.
En la Universidad de Cambridge, en 1953, James D. Watson y Francis Crick anunciaron que tenían un modelo para la estructura secundaria del ADN. Utilizando la información de los experimentos de Chargaff (así como otros experimentos) y los datos de los estudios de rayos X de Rosalind Franklin (que implicaban una sofisticada química, física y matemáticas), Watson y Crick trabajaron con modelos que no se diferenciaban del juego de construcción de un niño y finalmente llegaron a la conclusión de que el ADN está compuesto por dos cadenas de ácido nucleico que discurren antiparalelas entre sí, es decir, una al lado de la otra con el extremo 5′ de una cadena junto al extremo 3′ de la otra. Además, tal y como mostraba su modelo, las dos cadenas se retuercen para formar una doble hélice, una estructura que puede compararse con una escalera de caracol, en la que los grupos fosfato y azúcar (la columna vertebral del polímero de ácido nucleico) representan los bordes exteriores de la escalera. Las bases de purina y pirimidina están orientadas hacia el interior de la hélice, con la guanina siempre opuesta a la citosina y la adenina siempre opuesta a la timina. Estos pares de bases específicos, denominados bases complementarias, son los escalones o peldaños de nuestra analogía de la escalera (Figura \(\PageIndex{2}\)).
La estructura propuesta por Watson y Crick proporcionó pistas sobre los mecanismos por los que las células son capaces de dividirse en dos células hijas idénticas y funcionales; cómo se transmiten los datos genéticos a las nuevas generaciones; e incluso cómo se construyen las proteínas según las especificaciones requeridas. Todas estas capacidades dependen del emparejamiento de bases complementarias. La figura \ (\PageIndex{3}) muestra los dos conjuntos de pares de bases e ilustra dos cosas. En primer lugar, una pirimidina está emparejada con una purina en cada caso, de modo que las dimensiones largas de ambos pares son idénticas (1,08 nm).
Si se emparejaran dos pirimidinas o dos purinas, las dos pirimidinas ocuparían menos espacio que una purina y una pirimidina, y las dos purinas ocuparían más espacio, como se ilustra en la Figura \(\PageIndex{4}\). Si estos emparejamientos se produjeran, la estructura del ADN sería como una escalera hecha con peldaños de diferente anchura. Para que las dos hebras de la doble hélice encajen perfectamente, una pirimidina debe estar siempre emparejada con una purina. La segunda cosa que debe notar en la Figura \ (\PageIndex{3}) es que el emparejamiento correcto permite la formación de tres instancias de enlace de hidrógeno entre la guanina y la citosina y dos entre la adenina y la timina. La contribución aditiva de este enlace de hidrógeno imparte una gran estabilidad a la doble hélice del ADN.
