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25
abril

Feliz día del ADN 2017

¿Qué tal un poco de ADN?

Molécula tridimensional ADN - DNA didacticPara conmemorar este día, vamos a fijarnos simplemente en el nombre de esta famosa molécula.

ADN significa “Ácido desoxirribonucleico”. Gramaticalmente es un nombre (ácido) y un adjetivo calificativo (desoxirribonucleico).

Vayamos primero con el nombre. Ácido es un nombre referente a una clase de sustancias químicas Los ácidos son un tipo de moléculas que, en disolución, aportan a ésta  H+ (Hidrogeniones). En el caso del ADN  éstos son aportados por el radical –OH libre del fosfato de cada uno de sus nucleótidos componentes, ya que el –(O-H ) es un grupo en el que debido a la elevada electronegatividad del Oxígeno, el par de electrones que comparte en el enlace con el Hidrógeno  -que no es nada electronegativo- son atraídos hacia el oxígeno y dejan al hidrógeno casi sin ellos,  y así se desprende con facilidad del enlace quedando libres con carga positiva ( H+). Lógicamente el oxígeno, al quedarse con ellos queda con carga negativa (O-)  y permanece  unido al fosfato. Sigue quedando en el ADN que poseerá cargas negativas en todos sus grupos fosfato.

Llegados a este punto, se puede uno preguntar : pero….¿ y las BASES nitrogenadas A,T,G y C, no realizan el efecto contrario  ya que son BASES(lo contrario de ácido)?. Pues les diré que no pueden hacerlo en el ADN ya que sus grupos NH2 (radicales básicos) de su composición están “encadenados”, no están libres ya que están comprometidos en formar enlaces con el azúcar por un lado y con las bases complementarias por el otro y no pueden comportarse como tales bases y no son capaces de capturar hidrogeniones que sería el efecto negativo al ácido.

De todas formas ese compromiso de los grupos básicos de sus bases es un compromiso débil ya que  forman enlaces de “puentes de Hidrógeno” (uniones débiles) entre ellos, a través de sus radicales básicos,  aunque su gran nº a lo largo de todo el ADN hace de éste una molécula estable. No obstante, al ser débiles,  basta un cambio  en algún agente genérico (calor, cambio de pH del medio, agente químico desestabilizante,..) para que estos enlaces se rompan y se separen ambas hebras de la doble hélice.  A esto se llama “desnaturalización” del ADN. Fácil de conseguir y, además,  muy deseable ya que el ADN tiene que desnaturalizarse total o parcialmente para realizar sus trabajos. Así la célula ahorra energía al expresar y  volver a guardar su  conformación de doble hebra en su ADN. La renaturalización del ADN consiste en el fenómeno contrario y se consigue igual de fácil que el proceso de desnaturalización, revertiendo las condiciones.

Por lo tanto en condiciones normales –fisiológicas-  el ADN es químicamente un Ácido.

ADN polianiónico

El ADN en condiciones fisiológicas tiene cargas negativas a lo largo de sus dos hebras = polianiónico.

Por esta razón, además,  el ADN queda cargado negativamente en la zona de sus fosfatos que ocupan la parte exterior de la doble hélice y a todo lo largo. Esto posibilita varias propiedades. Por una parte la posibilidad de utilizar la electroforesis (responder a un campo eléctrico) y ser atraídos por el polo positivo hacia el que emigran las diferentes moléculas de ADN en mayor o menor distancia en función de su masa total . Es decir obtener separadamente diferentes fragmentos de ADN. Esta es una de las  técnicas fundamentales para la manipulación del ADN en el laboratorio.

Por otro lado facilita la interacción con moléculas con carga positiva. En concreto y en el lugar   donde se encuentra con las histonas (proteínas con carga positiva)  a las que se une para empaquetarse y desempaquetarse con relativa facilidad a la hora de la reproducción celular o a la de expresar o no sus genes.

El adjetivo desoxirribonucleicoen el calificativo específico formado por la unión de 2 palabras: la primera de ellas (desoxirribo)  hace referencia a uno de los componentes : la desoxirribosa, azúcar (monosacárido) de 5 átomos de carbono que ocupa la parte central de cada nucleótido , que se une al fosfato por un lado y a la base nitrogenada por el otro; la segunda (nucleico)  nos indica su localización: el núcleo celular.

La desoxirribosa es la ribosa desoxigenada (se le ha quitado oxigeno). En este caso concreto es la ribosa 2-desoxi (en su carbono 2 falta un oxígeno). Esta propiedad hace que la desoxirribosa carezca de grupos OH libres. Todos están comprometidos: el OH del carbono 1  con la base de  cada nucleótido, el del carbono 5 con los fosfato propio del nucleótido y el 3 con el fosfato del nucleótido adyacente y el del carbono 4  comprometido con la formación del anillo pentagonal. Así la desoxirribosa al carecer de grupos OH,  queda “ inerte” ya que no puede establecer acción química ninguna y carece de reactividad lo que es importante para dar estabilidad a la molécula de ADN.  En el ARN, la ribosa  del carbono 2 tiene el OH activo y es reactivo por lo que esta molécula es menos estable que el ADN.

Aunque las palabras que describen al ADN sintetizan su esencia y de ella se derivan ciertas propiedades como las que hemos descrito, esta molécula tiene muchas otras propiedades tanto químicas como físicas, que la hacen perfecta para el desempeño de su función esencial que no es otra que llevar en sí misma la información de los genes que hace a todos y a cada uno de los seres vivos ser como son.

Terminamos  con una frase original inglesa que lo resume: “DNA is LIFE, the rest  is  just  translation” (El ADN es la VIDA; el resto, simplemente, su interpretación)

GLOSARIO

Electronegatividad: Se dice de los átomos con  tendencia para atraer cargas negativas y se valora por la fuerza utilizada para realizarla.

Ribosa y desoxirribosa. Monosacáridos (azúcares sencillos) de 5 átomos de Carbono.

Histonas. Proteínas con carga positiva asociadas al ADN formando la fibra de cromatina y otras estructuras más compactas.

Nucleótido : Unidad molecular química formada por 3 componentes más básicos:  Fosfato (ácido fosfórico) unido a la desoxirribosa, que a su vez está unida a la base Nitrogenada (A ó T ó G ó C).

ADN: 2 filas de nucleótidos unidas transversalmente entre sí por los nucleótidos de bases complementarias (A y T; y G y C ) y con geometría de doble espiral.

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