La estructura del ADN

¿Para qué sirve esto?

En la unidad pasada viste que las plantas de guisante heredan el color de la semilla y que los conejos de una granja heredan el color del pelo. Hablaste de genes y de alelos, pero quedó una pregunta abierta: ¿de qué está hecho un gen y dónde se guarda?

La respuesta es una molécula que tienen todos los seres vivos, desde una bacteria hasta un árbol: el ADN. Su forma explica dos cosas a la vez. Explica cómo puede guardar tanta información con solo cuatro «letras», y explica por qué, si conoces una de sus dos cadenas, puedes escribir la otra sin equivocarte. Esa segunda idea, la complementariedad, es la llave de todo lo que sigue en esta unidad: la copia del ADN en ARN, la fabricación de proteínas y las mutaciones.

Antes de empezar recuerda las partes de la célula (núcleo, citoplasma, membrana) y cómo se calcula un porcentaje.

El nucleótido: la pieza que se repite

El ADN es una molécula muy larga formada por piezas pequeñas que se repiten, como los eslabones de una cadena. Cada pieza se llama nucleótido y tiene tres partes:

• un grupo fosfato;
• un azúcar llamado desoxirribosa (de ahí la «D» de ADN);
• una base nitrogenada, que puede ser de cuatro clases: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C).

El fosfato de un nucleótido se une al azúcar del siguiente. Así se forma una cadena con un «esqueleto» de azúcar y fosfato que se repite siempre igual, y con las bases asomadas hacia un lado. Lo único que cambia de un nucleótido a otro es la base. Por eso la información del ADN está en el orden de las bases, igual que el significado de una palabra está en el orden de sus letras: AGT y TGA tienen las mismas letras y no dicen lo mismo.

Dos cadenas y una doble hélice

El ADN de las células no es una sola cadena, sino dos, unidas por sus bases. Imagina una escalera de mano: los dos pasamanos son los esqueletos de azúcar y fosfato, y cada peldaño es una pareja de bases, una de cada cadena, unidas por enlaces débiles llamados puentes de hidrógeno. Ahora imagina que tomas la escalera por los extremos y la retuerces: obtienes la doble hélice, la forma del ADN.

Las bases no se emparejan de cualquier manera. Por su forma y su tamaño, solo encajan dos parejas:

$$\text{A} - \text{T} \qquad\qquad \text{G} - \text{C}$$

Por eso se dice que las dos cadenas son complementarias: frente a cada A de una cadena hay una T en la otra, y frente a cada G hay una C. Las dos cadenas corren en sentidos opuestos, como dos carriles de una vía, pero para escribir la complementaria basta con ir base por base y poner debajo su pareja.

Lo que la complementariedad permite calcular

Como en el ADN de doble hebra cada A tiene enfrente una T, hay tantas adeninas como timinas. Y como cada G tiene enfrente una C, hay tantas guaninas como citosinas. En porcentajes:

$$\%A = \%T \qquad \%G = \%C \qquad \%A + \%T + \%G + \%C = 100\ \%$$

Con estas tres relaciones, si conoces el porcentaje de una base, conoces los de las cuatro. Cuidado con dos errores frecuentes. El primero es creer que las cuatro bases están siempre en partes iguales: eso solo pasaría en un caso muy especial, y cada especie tiene su propia proporción. El segundo es emparejar A con G o T con C: la adenina no tiene por qué estar en la misma cantidad que la guanina.

Otra consecuencia sencilla: las dos cadenas tienen el mismo número de bases, porque cada base tiene su pareja. Una cadena de $n$ bases forma con su complementaria $n$ pares de bases, que son $2n$ bases en total.

¿Dónde está el ADN? ADN, cromosoma y gen

En las células de las plantas, de los animales y de los hongos, casi todo el ADN está dentro del núcleo. También hay un poco de ADN propio en las mitocondrias y, en las plantas, en los cloroplastos. Las bacterias no tienen núcleo: su ADN está en el citoplasma.

Tres palabras se confunden mucho, y no significan lo mismo:

• ADN es la molécula, la sustancia química de la que hablamos en esta lección.
• Un cromosoma es una molécula de ADN larguísima, enrollada sobre sí misma y empaquetada con proteínas para que quepa en el núcleo. Cuando la célula se va a dividir, se enrolla todavía más y se puede ver al microscopio.
• Un gen es un tramo de esa molécula: una secuencia de bases con la información para fabricar un producto, casi siempre una proteína. Un solo cromosoma lleva muchos genes, uno detrás de otro, con tramos de ADN entre ellos.

Una comparación ayuda: si el ADN fuera el texto de una enciclopedia, cada cromosoma sería uno de sus tomos y cada gen, una de sus recetas. Los alelos que estudiaste con Mendel son versiones distintas de un mismo gen: el mismo tramo del cromosoma con algunas bases diferentes. Por eso, decir que una planta es Aa significa que en un cromosoma tiene una versión del gen y, en el cromosoma homólogo, la otra.

Casi todas las células de un organismo llevan el mismo ADN, porque todas vienen de la misma célula inicial. Lo que hace distinta a una célula de la raíz de una célula de la hoja no es que tengan genes diferentes, sino que usan genes diferentes. Cómo se usa un gen es el tema de las próximas lecciones.

En resumen

• El ADN está formado por nucleótidos; cada uno tiene un fosfato, un azúcar (desoxirribosa) y una de cuatro bases, A, T, G o C.

• Dos cadenas de nucleótidos se unen por sus bases y se enrollan en una doble hélice.

• Las bases son complementarias, A con T y G con C; por eso hay tantas A como T y tantas G como C, y los cuatro porcentajes suman 100 %.

• La información del ADN está en el orden de sus bases.

• El ADN es la molécula, un cromosoma es una molécula de ADN empaquetada con proteínas y un gen es un tramo de ese ADN.

Vocabulario

ADN

Ácido desoxirribonucleico: la molécula que guarda la información hereditaria de los seres vivos. Está formada por dos cadenas de nucleótidos enrolladas en doble hélice.

Nucleótido

La unidad que se repite en el ADN: un grupo fosfato, un azúcar llamado desoxirribosa y una base nitrogenada.

Bases complementarias

Las parejas de bases que se unen entre las dos cadenas del ADN: la adenina con la timina y la guanina con la citosina.

Cromosoma

Una molécula de ADN muy larga, enrollada y empaquetada con proteínas. Cada cromosoma contiene muchos genes.

Gen

Un tramo de la molécula de ADN con la información para fabricar un producto, casi siempre una proteína.