Descubriendo la estructura molecular del ADN: Una guía para el neófito (página 2)

Como es el caso con todo problema complejo,
las labores de muchas personas fueron requeridas para
resolverlo.

El uso de los rayos X
para ver a través del ADN

Watson y Crick usaron modelos de
ramas y bolas para probar sus ideas acerca de la estructura
posible del ADN.

Mientras que otros científicos
usaron métodos
experimentales en su lugar.

Entre los últimos se encuentran
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin, quienes usaron la
difracción de los rayos X para
entender la estructura física de la
molécula del ADN.

La doble hélice

¿Una estructura de tres
hélices?

El científico Linus Pauling estaba
ansioso para resolver el misterio de la representación del
ADN.

En el 1954 Pauling recibió el Premio
Nobel en Química
por sus labores pioneras en la determinación de lazos
químicos y en la estructura de las moléculas y los
cristales.

En el 1953, este científico
había publicado un artículo en el que
proponía una estructura de triple-hélice para el
ADN.

Watson y Crick habían trabajado en
la estructura del mismo modelo, pero
su teoría
estaba equivocada.

Su equivocación fue, en parte,
debida a no haber recordado una charla dada por Rosalind
Franklin, en la que ella reportó que había
determinado el contenido hídrico del ADN por medio del uso
de métodos cristalográficos usando los rayos
X.

Pero, como Watson no tomó notas,
recordó los números incorrectamente.

En su lugar fue la famosa "fotografía
51" de Franklin la que, finalmente, reveló la estructura
helicoidal del ADN a Watson y Crick en el 1953.

Esta es una foto del ADN que ha sido
cristalizado bajo condiciones húmedas en la que se
discierne una X borrosa en medio de la molécula, un
patrón indicativo de una estructura helicoidal.

El apareamiento específico de las
bases

El misterio del apareamiento de las bases,
había sido resulto, en parte, por el bioquímico
Erwin Chargoff unos años atrás.

En el 1949 éste demostró que,
aunque organismos distintos poseen diferente cantidades de ADN,
que la cantidad de adenina siempre iguala la de la timina. Lo
mismo siendo el caso con el par de guanina y citosina.

Por ejemplo, el ADN humano contiene cerca
de un 30 por ciento de adenina y timina, y 20% de guanina y
citosina.

Con esta información en sus manos, Watson fue capaz
de discernir las reglas del apareamiento.

El día 21 de febrero del 1953,
Watson ya tenía la intuición clave, cuando
observó que el vínculo de la adenina-timina era
exactamente de la misma longitud que el de la
citosina-guanina.

E. coli

Si las bases son apareadas de esta manera,
cada par formando un peldaño en la escalera retorcida de
la hélice, las trenzas serían de igual longitud, y
la columna dorsal de fosfato-azúcar
sería lisa.

La estructura precede la
acción

"No ha escapado nuestra atención que el apareamiento que hemos
postulado, de inmediato sugiere un mecanismo posible para la
copia del material genético", escribieron Watson y Crick
en el artículo científico que fuera publicado en
Nature, el 25 de abril del 1953.

Este hallazgo representaba un paso decisivo
en el entendimiento de cómo el material genético se
transmite de generación a generación.

Y, una vez que el modelo había sido
establecido, su misma estructura insinuaba que el ADN era, de
hecho, el vehículo que acarrea el código
genético y que, por esa misma razón, representa la
molécula clave de la herencia, de la
biología
del desarrollo, y
de la evolución.

El apareamiento específico de las
bases, subyace la copia perfecta de la molécula, que es
esencial para la herencia.

Durante la división celular, la
molécula del ADN es capaz de abrirse, como cremallera, en
dos piezas. Una molécula nueva se forma de cada mitad de
la escalera, y, debido al apareamiento específico, da
origen a dos copias hijas idénticas, proveniente de cada
molécula progenitora.

División celular

Todos compartimos las mismas piedras
fundamentales

El ADN es una fórmula sin par para
el empaque del
material genético.

Por consecuencia, casi todos los organismos
— bacterias,
plantas,
levaduras y animales —
acarrean información genética
encapsulada en el ADN.

Una excepción se encuentra en
algunos virus que la
transportan en el ARN.

Especies diferentes necesitan cantidades
distintas de ADN. Por esa razón, la copia de ADN que
precede la división celular difiere entre los
organismos.

Por ejemplo, el ADN de la bacteria E.
coli está constituido por 4 millones de bases pares y
su genoma total es de un milímetro de longitud.

Esta bacteria unicelular puede copiar su
genoma y dividirse en dos células
cada 20 minutos.

Por su parte, el ADN humano está
compuesto por aproximadamente 3 billones de bases pares,
resultando en un metro de longitud de ADN contenido en cada
célula de
nuestro organismo.

Enzima de
restricción

Para que pueda caber en la célula,
este material debe de ser empacado de manera muy
compacta.

En E. coli, la simple
molécula celular de ADN está enrollada en una forma
condensada, mientras que el ADN humano, está empaquetado
en 23 pares distintos de cromosomas.

Aquí, el material genético
está enrollado apretadamente en estructuras
llamadas histonas.

Una nueva era
biológica

Este conocimiento
de la manera cómo el material genético se almacena
y se copia, ha dado nacimiento a una nueva disciplina
dedicada a observar y a manipular los procesos
biológicos, llamada la biología
molecular.

Con la asistencia de las llamadas enzimas de
restricción, moléculas que cortan el ADN en
sectores particulares, partículas del ADN pueden ser
extraídas e insertadas en diferentes lugares.

En las ciencias
básicas, donde se desea entender el papel que juegan todos
los diferentes genes en los animales y los seres humanos, nuevas
técnicas han sido desarrolladas.

Intrones

Por ejemplo, ya es posible producir ratones
que han sido modificados genéticamente, y que carecen de
ciertos genes.

Estudiando esos animales, los
científicos pueden determinar la función de
ese gene en el animal normal.

Esta tecnología se conoce
como la "knock-out technique", porque secciones del ADN
han sido eliminadas y transferidas a otros sectores.

Los científicos, asimismo, han sido
capaces de insertar nuevas partículas del ADN dentro de
células que carecen de porciones o de genes en su
totalidad.

Con este nuevo ADN, la célula se
torna capaz de producir materia
genético que no podía elaborar. Esta técnica
posee utilidad en la
terapia genética.

¿Qué
pasó a Rosalind Franklin?

El destino de esta eminente y merecedora
científica está contenido en detalle en mi
artículo: La neurociencia
de la prostitución, que será publicado
próximamente, en este blog.

En el año 2008, se estableció
un detalle muy humano acerca de cómo se otorga el
galardón de Nobel.

Nadie nunca la nominó, a pesar de
que ella preparó las bases para el descubrimiento de la
estructura del ADN.

Modificación
genética

Prosigamos

La hélice del
ADN

Las dos trenzas del ADN son anti-paralelas,
lo que significa que estas corren en direcciones
opuestas.

La columna dorsal constituida de
azúcar-fosfato, está situada en el exterior de la
hélice, y las bases quedan dentro de la misma.

La columna dorsal puede concebirse como si
fueran los lados de la escalera, mientras que las bases forman
los peldaños de la misma.

Cada peldaño está compuesto
de dos bases pares:

Uno de adenina-timina que forma un lazo de
dos hidrógenos juntos, y uno de citosina-guanina, que
forma un lazo de tres hidrógenos.

De esta manera el apareamiento de las bases
está restringido.

Esta restricción es esencial cuando
el ADN está siendo copiado: La hélice del ADN es
abierta, como si fuera un zíper, en dos trenzas largas de
azúcar-fosfato con una línea de tres bases libres
protruyendo de ella.

Terapia genética

Cada mitad puede convertirse en una
plantilla para una nueva trenza complementaria.

Mecanismos biológicos "revisan" el
resultado para corregir cualquier error en el proceso.

Después de la duplicación se
producen dos moléculas exactas del ADN.

Las regiones codificantes en las ramas del
ADN, los genes, sólo constituyen una fracción de la
cantidad total del ADN.

Las regiones que rodean las regiones que
codifican, se conocen como intrones y consisten de ADN
no-codificante.

Los intrones se consideraban como
desperdicio en tiempos pasado.

Hoy, los biólogos y los
genéticos, creen que este ADN que no codifica puede que
sea esencial para la exposición
de las regiones que codifican y para regular la expresión
de los genes.

En resumen

En esta lección hemos revisado la
progresión del descubrimiento del ADN con una introducción concisa al entendimiento de
las bases de la ciencia
genética.

No debemos ignorar la existencia de esa
otra nueva ciencia que a
ésta se relaciona: La ciencia epigenética, acerca
de la que mucho hemos escrito.

Bibliografía

• Larocca, F: (2008) El gene cumple
  cien años: Un breviario de la ciencia genética
  como celebración en
  monografías.com

• Larocca, F: (2009)
  Epigénesis: Nueva ciencia que revoluciona la
  medicina y la psiquiatría en
  monografías.com

• Larocca, F: (2009) La
  Genética del comportamiento humano… en
  monografías.com

Autor:

Dr. Félix E. F.
Larocca