Ácido Desoxirribonucleico (DNA)

Todos los organismos celulares, tanto procariotas como eucariotas, tienen Ácido Desoxirribonucleico DNA de doble cadena como molécula hereditaria.
En las células eucariotas, el DNA se encuentra en el núcleo y una pequeña cantidad en las mitocondrias y en los cloroplastos.
En las células procariotas, la molécula de DNA es bicatenaria, circular, cerrada y desnuda (libre de histonas), igual que en mitocondrias y cloroplastos. Además, posee pequeños anillos de DNA llamados plásmidos.

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Organización del DNA

Al igual que en las proteínas, en la molécula de DNA se pueden describir varias estructuras:

a) Estructura primaria

Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos a lo largo de la cadena polinucleotídica. Los desoxirribonucleótidos que forman el DNA son los de adenina, guanina, citosina y timina. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.

b) Estructura secundaria

La estructura secundaria de la doble hélice del DNA, permite explicar, además del almacenamiento de la información genética, el mecanismo de duplicación del DNA (replicación semiconservativa), para así transmitir la información a las células hijas. Watson y Crick (1953) postularon un modelo para la estructura tridimensional del DNA, (Figura 6) basándose en los datos obtenidos mediante difracción de rayos X por Franklin y Wilkins, y en las leyes de equivalencia de bases de Chargaff que indica que el número de bases de adenina es igual a los de timina, así como el número de bases de guanina es igual a la cantidad de bases de citosina (Figura 7).

Ácido Desoxirribonucleico
Figura 6. Estructura de la doble hélice del DNA, según Watson y Crick (1953).
Figura 7. Estructura secundaria del DNA mostrando las hebras antiparalelas y la complementariedad entre las bases nitrogenadas. Según la regla de Chargaff: (adenina=timina y guanina=citosina).

c) Estructura terciaria

Se refiere a la forma de como se almacena el DNA en un volumen reducido. Es diferente en los organismos procariontes y en los eucariontes.

El material hereditarios en las bacterias contienen una sola molécula de DNA bicatenaria (doble hélice), desnuda (no asociada a proteínas), tiene forma circular y es cerrada. En las mitocondrias y cloroplastos de las células eucariotas, el DNA presenta la misma estructura, lo que apoya la teoría endosimbiótica de Margulis.

El DNA de los eucariontes, que desplegado mediría como un centímetro, debe empaquetarse para caber en un espacio de un micrómetro. Para conseguir el máximo empaquetamiento se une a proteínas de dos tipos: histonas y proteínas cromosómicas no histonas. Estas últimas incluyen miles de proteínas con funciones muy diversas, como la síntesis de RNA o de DNA, entre otras. Esta asociación DNA-proteínas forma una unidad estructural y funcional llamada cromatina.

La forma en que se pliega la molécula de DNA en el núcleo de las células eucariontes es importante por dos razones: permite disponer de grandes moléculas en poco espacio y determina la actividad de los genes.

Las histonas son proteínas estructurales que contienen gran cantidad de aminoácidos con carga positiva, por lo que se unen estrechamente al DNA. También, se ha demostrado que son reguladoras de la actividad de muchos genes, es decir, son capaces de promover su expresión.