O ADN

O ÁCIDO DESOXIRROBONUCLEICO

O ADN, ou ácido desoxirribonucleico, é o material que contén a información hereditaria nos humanos e case todos os demais organismos. Case todas as células do corpo dunha persoa teñen o mesmo ADN. A maior parte atópase no núcleo celular pero tamén se pode atopar unha pequena cantidade de ADN nas mitocondrias. As mitocondrias son estruturas dentro das células que converten a enerxía dos alimentos para que as células póidana utilizar.

A información no ADN almacénase como un código composto por catro basees químicas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). A orde ou secuencia destas bases determina a información dispoñible para construír e manter un organismo. As bases de ADN emparéllanse entre si, adenina (A) con timina (T) e citosina (C) con guanina (G); para formar unidades chamadas pares de bases. Cada base tamén está unida a unha molécula de azucre e unha molécula de fosfato. Xuntos (unha base, un azucre e un fosfato) chámanse nucleótidos. Os nucleótidos están dispostos en dous hebras longas que forman unha espiral chamada dobre hélice. 

Unha propiedade importante do ADN é que pode replicarse ou facer copias de si mesmo. Cada hebra de ADN na dobre hélice pode servir como patrón para duplicar a secuencia de bases. Isto é fundamental cando as células divídense, porque cada nova célula necesita ter unha copia exacta do ADN presente na célula antiga.

ADN

OS BASES NITROGENADAS

 As nucleobases, tamén coñecidas en bioquímica como bases nitrogenadas ou a miúdo simplemente bases, son compostos biolóxicos que conteñen nitróxeno que forman os nucleósidos, que á súa vez son compoñentes dos nucleótidos, con todos estes monómeros que constitúen os bloques de construción básicos de ácidos nucleicos. A capacidade das nucleobases para formar pares de bases e para amontoarse unha sobre outra conduce directamente a estruturas helicoidales de cadea longa como o ácido ribonucleico (ARN) e o ácido desoxirribonucleico (ADN).

Cinco nucleobases: adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracilo (U) denomínanse primarias ou canónicas. Funcionan como as unidades fundamentais do código xenético, son as bases , A,G,C,T que se atopan no ADN, mentres que , ,  y  se atopan no ARN. A timina e o uracilo son idénticos, agás que T inclúe un grupo metilo do que carece U.

A adenina e a guanina teñen unha estrutura esquelética de anel fusionado derivada da purina, polo que se denominan bases de purina. De maneira similar, a estrutura de anel simple da citosina, uracilo e timina derívase da pirimidina, polo que esas tres basees denomínanse bases de pirimidina. Cada un dos pares de bases nun ADN típico de dobre hélice comprende unha purina e unha pirimidina: unha A emparellada cunha T ou C emparellada cunha G.

 Estes pares de purina-pirimidina, que se denominan complementos da base, conectan as dúas cadeas da hélice e a miúdo compáranse cos banzos dunha escaleira. O emparellamento de purinas e pirimidinas pode resultar, en parte, de restricións dimensionales, xa que esta combinación permite unha xeometría de ancho constante para a hélice espiral do ADN. Os emparellamentos A-T e C-G funcionan para formar ligazóns de hidróxeno dobres ou triplos entre os grupos amina e carbonilo nas bases complementarias.

En agosto de 2011, un informe baseado en estudos da NASA sobre meteoritos suxeriu que nucleobases como adenina, guanina, xantina, hipoxantina, purina, 2,6-diaminopurina e 6,8-diaminopurina poden formarse no espazo exterior e na terra.1​2​3​

A orixe do termo basee reflicte as propiedades químicas destes compostos nas reaccións acedo-base, pero esas propiedades non son especialmente importantes para comprender a maioría das funcións biolóxicas das nucleobases.

O ADN

O ácido desoxirribonucleico -coñecido polas siglas ADN— é un ácido nucleico que contén as instrucións xenéticas usadas no desenvolvemento e funcionamento de todos os seres vivos​ e algúns virus (os virus ADN); tamén é responsable da transmisión hereditaria.​ A función principal da molécula de ADN é o almacenamento a longo prazo de información para construír outros compoñentes das células, como as proteínas e as moléculas de ARN. Os segmentos de ADN que levan esta información xenética son chamados xenes, pero as outras secuencias de ADN teñen propósitos estruturais ou toman parte na regulación do uso desta información xenética.

Desde o punto de vista químico, o ADN é un polímero de nucleótidos, é dicir, un polinucleótido.Cada nucleótido, ao seu tempo, está formado por un glúcido (a desoxirribosa), unha base nitrogenada (que pode ser adenina→A, timina→T, citosina→C ou guanina→G) e un grupo fosfato (derivado do ácido fosfórico). O que distingue a un polinucleótido doutro é, entón, a base nitrogenada, e por iso a secuencia do ADN especifícase nomeando só a secuencia das súas bases. A disposición secuencial destas catro basees ao longo da cadea é a que codifica a información xenética, seguindo o seguinte criterio de complementariedade: A-T e G-C. Isto débese a que a adenina e a guanina son de maior tamaño que a timina e a citosina, polo que este criterio permite cumprir unha uniformidade. Nos seres vivos, o ADN preséntase como unha dobre cadea de nucleótidos, na que as dúas hebras están unidas entre si por unhas conexións denominadas pontes de hidróxeno.

Para que a información que contén o ADN poida ser utilizada pola maquinaria celular debe copiarse en primeiro lugar nuns trens de nucleótidos, máis curtos e cunhas unidades diferentes, chamados ARN. As moléculas de ARN cópianse exactamente do ADN mediante un proceso denominado transcrición. Unha vez procesadas no núcleo celular, as moléculas de ARN poden saír ao citoplasma para a súa utilización posterior. A información contida no ARN interprétase usando o código xenético, que especifica a secuencia dos aminoácidos das proteínas, segundo unha correspondencia dun triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. Isto é, a información xenética (esencialmente: que proteínas van producir en cada momento do ciclo de vida dunha célula) áchase codificada nas secuencias de nucleótidos do ADN e debe traducirse para poder funcionar. Tal tradución realízase usando o código xenético a modo de dicionario. O dicionario "secuencia de nucleótido-secuencia de aminoácidos" permite o ensamblado de longas cadeas de aminoácidos (as proteínas) no citoplasma da célula. Por exemplo, no caso da secuencia de ADN indicada antes (ATGCTAGCATCG...), a ADN polimerasa utilizaría como molde a cadea complementaria da devandita secuencia de ADN (que sería TAC-GAT-CXT-AGG-...) para transcribir unha molécula de ARNm que se lería AUG-CUA-GCA-UCG-...; o ARNm resultante, utilizando o código xenético, traduciríase como a secuencia de aminoácidos metionina-leucina-acedo aspártico-arginina-...

As secuencias de ADN que constitúen a unidade fundamental, física e funcional da herdanza denomínanse xenes. Cada xene contén unha parte que se transcribe a ARN e outra que se encarga de definir cando e onde deben expresarse. A información contida nos xenes (xenética) emprégase para xerar ARN e proteínas, que son os compoñentes básicos das células, os «ladrillos» que se utilizan para a construción dos orgánulos ou organelos celulares, entre outras funcións.

Dentro das células, o ADN está organizado en estruturas chamadas cromosomas que, durante o ciclo celular, duplícanse antes de que a célula divídase. Os organismos eucariotas (por exemplo, animais, plantas e fungos) almacenan a maior parte do seu ADN dentro do núcleo celular e unha mínima parte en elementos celulares chamados mitocondrias, e nos plastos e os centros organizadores de microtúbulos ou centríolos, en caso de telos; os organismos procariotas (bacterias e arquexas) almacénano no citoplasma da célula e, por último, os virus ADN fano no interior da cápside de natureza proteica. Existen multitude de proteínas, por exemplo as histonas e os factores de transcrición, que se unen ao ADN dotándoo dunha estrutura tridimensional determinada e regulando a súa expresión. Os factores de transcrición recoñecen secuencias reguladoras do ADN e especifican a pauta de transcrición dos xenes. O material xenético completo dunha dotación cromosómica denomínase xenoma e, con pequenas variacións, é característico de cada especie.

James Dewey Watson

James Dewey Watson (Chicago, 1928) Bioquímico y genetista estadounidense considerado uno de los padres de la biología molecular. Recibió el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1962 por el descubrimiento de la estructura molecular en doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN) y de su funcionamiento como molécula trasmisora de la herencia biológica. Dirigió el Proyecto Genoma Humano desde 1988 hasta 1992, año en el que renunció como protesta a la posibilidad de que se patentasen los genes. James D. Watson James Dewey Watson estudió en su ciudad natal y en Indiana. En 1947 obtuvo el equivalente a una licenciatura en zoología y en 1950 se doctoró en zoología por la Universidad de Indiana. En esta universidad conoció a genetistas y microbiólogos que despertaron su interés por la genética y la microbiología; su tesis, que fue dirigida por el biólogo italiano Salvador Edward Luria, versaba ya sobre los efectos de los rayos X en la multiplicación de los bacteriófagos. Posteriormente completó sus estudios con una beca postdoctoral en el Consejo Nacional de Investigación de Copenhague, donde se estaban realizando investigaciones sobre las estructuras de las grandes moléculas biológicas; allí se interesó por la química estructural de los ácidos nucleicos y trabajó en el ADN de las partículas víricas infecciosas. Conoció, en un simposio celebrado en la ciudad de Nápoles, el trabajo del investigador Maurice Wilkins, y ello le hizo centrar el rumbo de sus investigaciones hacia el descubrimiento de la química estructural de las moléculas biológicas.

 James D. Watson trabajó en la Universidad de Cambridge, donde investigó, junto a Francis Crick, la estructura del ADN, constatando los componentes esenciales de este ácido: cuatro bases orgánicas que debían estar enlazadas por pares (adenina con timina y guanina con citosina). Las cadenas del azúcar desoxirribosa aparecían unidas a grupos fosfatos y a estas bases orgánicas. La información base sobre los componentes del ADN ya había sido proporcionada por científicos como Chargaff, y por los biofísicos Rosalind Franklin y Mauricie Wilkins, los cuales ya habían utilizado las técnicas cristalográficas de rayos X para fotografiar la molécula de ADN. Con esta información y animados por las técnicas de trabajo de Franklin y Wilkins, James Watson y Francis Crick discernieron la estructura helicoidal de una molécula de ADN, que estaba formada por dos cadenas de bases nucleótidas enlazadas en forma de doble hélice; la doble hélice presentaba hacia el exterior las moléculas de azúcar y fosfato, y hacia el interior las bases emparejadas de forma complementaria. Este modelo molecular en doble hélice para el ADN permitía a la molécula duplicarse, puesto que las dos cadenas de la hélice eran complementarias, y constituía la base de los mecanismos de transferencia de la información biológica. Con esto se pudo comprender cómo se transmite el material hereditario de unas generaciones a otras. Este descubrimiento, considerado como uno de los principales avances de la historia de la biología y de la ciencia en general, cambió el rumbo de la bioquímica y dio paso a una nueva disciplina, la biología molecular. Posteriormente, Watson trabajó en el Instituto Tecnológico de California, en Pasadena, y en la Universidad de Harvard, donde impartió clases de bioquímica y de biología molecular. Finalmente ayudó a descifrar el código genético contenido en las secuencias del ADN y descubrió que el ARN mensajero era el encargado de transferir el código genético del ADN (a partir del cual se había sintetizado) a las estructuras celulares formadoras de proteínas, mediante un proceso denominado traducción. En 1962 obtuvo el Premio Nobel de Fisiología y Medicina, que compartió con Francis Crick y Mauricie Wilkins. En 1968 dirigió el Laboratorio de Biología Cuantitativa de Cold Spring Harbor de Nueva York. Desde 1988 hasta 1992 dirigió el Proyecto Genoma Humano, en el que se ha cartografiado la secuencia completa del ADN humano, pero Watson lo abandonó por ser contrario a los intereses económicos de intentar patentar los genes, que él siempre consideró patrimonio de la humanidad. Entre sus obras destacan Molecular Biology of Gene (1965) y The Double Helix (1968).

   James Watson cuenta en su haber con varios premios y honores de distintas universidades e instituciones y es miembro honorario de muchas asociaciones, sociedades y academias científicas, como la Academia de las Artes y las Ciencias americana y la Academia Nacional de Ciencias. Cómo citar este artículo: Fernández, Tomás y Tamaro, Elena. «Biografia de James Dewey Watson». En Biografías y Vidas. La enciclopedia biográfica en línea [Internet]. Barcelona, España, 2004. Disponible en https://www.biografiasyvidas.com/biografia/w/watson.htm [fecha de acceso: 3 de junio de 2024].