Bloque 4. Genética
Estructura del ADN y del ARN
Al terminar vas a poder describir la doble hélice y decir por qué tiene esa forma y no otra, aplicar las leyes de Chargaff para completar porcentajes de bases, y explicar cada diferencia entre ADN y ARN a partir de para qué sirve cada uno.
De qué está hecho un ácido nucleico
Los ácidos nucleicos son las moléculas que guardan y transmiten la información genética. Hay dos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Los dos son cadenas largas de una sola pieza repetida, el nucleótido, y cada nucleótido tiene tres partes:
- Una pentosa, un azúcar de cinco carbonos: desoxirribosa en el ADN, ribosa en el ARN.
- Un grupo fosfato.
- Una base nitrogenada.
Fijate en cuál de las tres partes cambia de un nucleótido a otro: el fosfato es siempre el mismo y el azúcar también. Lo único que varía es la base. Por eso la información está en las bases y no en el resto: el fosfato y el azúcar forman el esqueleto —siempre igual, como el hilo de un collar— y las bases son las cuentas que cambian.
Las bases se dividen en dos grupos según su forma:
- Púricas, de anillo doble y por lo tanto más grandes: adenina (A) y guanina (G).
- Pirimidínicas, de anillo simple y más pequeñas: timina (T), citosina (C) y uracilo (U).
Guardá esa diferencia de tamaño, porque en un momento explica la forma de la molécula entera.
La doble hélice, y por qué las parejas son esas
En 1953 Watson y Crick propusieron que el ADN es una doble hélice: dos cadenas enrolladas una sobre la otra, con el esqueleto de azúcar y fosfato por fuera y las bases enfrentadas hacia el centro. El apareamiento es siempre el mismo:
- A con T, unidas por dos puentes de hidrógeno.
- G con C, unidas por tres puentes de hidrógeno.
Por qué siempre una púrica con una pirimidínica: si se aparearan dos púricas, las dos grandes, la hélice se abultaría en ese punto; si se aparearan dos pirimidínicas, se estrecharía. Como cada par junta una grande con una pequeña, todos los peldaños miden lo mismo y la hélice tiene el mismo ancho en toda su longitud. Esa regularidad no es estética: es lo que permite que las enzimas recorran la molécula sin tropezar.
Y por qué A con T y no A con C: porque el número de puentes de hidrógeno que puede formar cada base es fijo. A y T encajan con dos; G y C encajan con tres. Las otras combinaciones no encajan químicamente.
Una consecuencia que el examen pregunta: el par G-C tiene tres puentes y el A-T solo dos, así que un tramo rico en G y C es más difícil de separar. Por eso un ADN con mucho G-C aguanta temperaturas más altas antes de abrirse.
Las dos cadenas además son antiparalelas: una corre en dirección 5' → 3' y la otra en 3' → 5'. Esto parece un detalle de nomenclatura y es, en realidad, la causa de que la replicación tenga que hacerse de dos maneras distintas en cada hebra.
Leyes de Chargaff, y cómo se usan en un problema
Antes de Watson y Crick, Chargaff midió la proporción de cada base en el ADN de muchas especies y encontró algo constante:
- La cantidad de A es igual a la de T.
- La cantidad de G es igual a la de C.
Chargaff no sabía por qué. Hoy se ve al revés: la igualdad es la consecuencia del apareamiento. Si cada A del ADN tiene enfrente una T, contar todas las A es lo mismo que contar todas las T. Esa coincidencia fue la pista decisiva que llevó al modelo de la doble hélice.
Cómo se resuelve el problema típico:
Si una molécula de ADN tiene 30 % de adenina, ¿qué porcentaje tiene de guanina?
- Si A = 30 %, entonces T = 30 % por la primera ley.
- A y T juntas son el 60 %. Lo que queda para G y C es el 40 %.
- Como G = C por la segunda ley, ese 40 % se reparte por mitades: G = 20 % y C = 20 %.
El método siempre es el mismo: duplicá el porcentaje que te dan, restalo de 100 y dividí el resto entre dos. Y una advertencia: las leyes de Chargaff valen para el ADN de doble cadena, no para el ARN, que tiene una sola cadena y por lo tanto no tiene con qué emparejarse.
ADN y ARN, comparados
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Pentosa | desoxirribosa | ribosa |
| Bases | A, G, T, C | A, G, U, C |
| Estructura | doble cadena, en hélice | una sola cadena |
| Dónde está | núcleo (y mitocondrias) | núcleo y citoplasma |
| Función | almacena la información | transmite y traduce la información |
Cada diferencia tiene un porqué, y por eso la tabla no hay que aprenderla de memoria:
- La desoxirribosa le falta un oxígeno a la ribosa —eso significa el prefijo «desoxi»—, y esa falta la vuelve más estable químicamente. Al ADN le conviene: tiene que durar toda la vida de la célula. Al ARN no le hace falta: es una copia de trabajo que se usa y se degrada.
- La doble cadena es lo que permite copiar y reparar. Si una hebra se daña, la otra sirve de molde para reponerla. Una molécula de una sola cadena no tiene respaldo, y por eso no sirve para archivar.
- El uracilo en lugar de la timina va en la misma línea: el ARN es material desechable, y el uracilo es más barato de fabricar. La timina, más estable, queda para el archivo.
Las diferencias más preguntadas son timina contra uracilo y doble contra simple cadena.
Los errores que más se cobran
- Aplicar Chargaff al ARN. Tiene una sola cadena: A no tiene por qué igualar a U.
- Invertir el número de puentes. A-T son 2, G-C son 3. La regla para no olvidarlo: las dos letras que van juntas en el alfabeto —G y C— llevan el número mayor.
- Decir que el ARN no existe en el núcleo. Ahí se fabrica; después sale al citoplasma.
- Confundir nucleótido con base. El nucleótido son las tres piezas juntas; la base es solo una de ellas.
Tip para el examen
Nada de esto se memoriza si entendés dos ideas. Primera: cada peldaño junta una base grande con una pequeña, y por eso la hélice tiene ancho constante y las parejas son A-T y G-C y no otras. Segunda: el ADN es el archivo y el ARN la copia de trabajo, y de ahí salen solas todas las diferencias de la tabla —azúcar más estable, doble cadena con respaldo, timina en vez de uracilo—. Para los problemas de porcentajes: duplicá el dato, restalo de 100 y partí el resto en dos.