1. Ácido desoxirribonucleico
«ADN» redirige aquí. Para otras acepciones, véase ADN (desambiguación).
«DNA» redirige aquí. Para otras acepciones, véase DNA (desambiguación).
Situación del ADN dentro de una célula.
El ácido desoxirribonucleico (frecuentemente abreviado como ADN) es un ácido nucleico que
contiene instruccionesgenéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos
conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El papel principal de la
molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es
comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para
construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos
de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN
tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.
Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un
polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un
largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez,
está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede

2. ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de
cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base
nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases.
La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro
tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una
secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como
una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones
denominadas puentes de hidrógeno.1
Para que la información que contiene el ADN pueda ser utilizada por la maquinaria celular, debe
copiarse en primer lugar en unos trenes de nucleótidos, más cortos y con unas unidades diferentes,
llamados ARN. Las moléculas de ARN se copian exactamente del ADN mediante un proceso
denominado transcripción. Una vez procesadas en el núcleo celular, las moléculas de ARN pueden salir
al citoplasma para su utilización posterior. La información contenida en el ARN se interpreta usando
elcódigo genético, que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas, según una
correspondencia de un triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. Esto es, la información
genética (esencialmente: qué proteínas se van a producir en cada momento del ciclo de vida de una
célula) se halla codificada en las secuencias de nucleótidos del ADN y debe traducirse para poder
funcionar. Tal traducción se realiza usando el código genético a modo de diccionario. El diccionario
"secuencia de nucleótido-secuencia de aminoácidos" permite el ensamblado de largas cadenas de
aminoácidos (las proteínas) en el citoplasma de la célula. Por ejemplo, en el caso de la secuencia de
ADN indicada antes (ATGCTAGATCGC...), la ARN polimerasa utilizaría como molde la cadena
complementaria de dicha secuencia de ADN (que sería TAC-GAT-CTA-GCG-...) para transcribir una
molécula de ARNm que se leería AUG-CUA-GAU-CGC-... ; el ARNm resultante, utilizando el código
genético, se traduciría como la secuencia de aminoácidos metionina-leucina-ácido aspártico-arginina-...
Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se
denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de
definir cuándo y dónde deben expresarse. La información contenida en los genes (genética) se emplea
para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se
utilizan para la construcción de los orgánulos u organelos celulares, entre otras funciones.
Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante
el ciclo celular, se duplican antes de que la célula se divida. Los organismos eucariotas (por
ejemplo, animales, plantas, y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y
una mínima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros
organizadores de microtúbulos o centríolos, en caso de tenerlos; los organismos
procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la célula, y, por último, los virus

3. ADN lo hacen en el interior de la cápsida de naturaleza proteica. Existen multitud de proteínas, como por
ejemplo las histonas y los factores de transcripción, que se unen al ADN dotándolo de una estructura
tridimensional determinada y regulando su expresión. Los factores de transcripción reconocen
secuencias reguladoras del ADN y especifican la pauta de transcripción de los genes. El material
genético completo de una dotación cromosómica se denomina genoma y, con pequeñas variaciones, es
característico de cada especie.
Historia de la genética
Artículo principal: Historia de la genética.
Friedrich Miescher, biólogo y médico suizo (1844-1895).
El ADN lo aisló por primera vez, durante el invierno de 1869, el médico suizo Friedrich Miescher mientras trabajaba en
la Universidad de Tubinga. Miescher realizaba experimentos acerca de la composición química del pus de
vendas quirúrgicas desechadas cuando notó un precipitado de una sustancia desconocida que caracterizó químicamente
más tarde.2 3 Lo llamó nucleína, debido a que lo había extraído a partir de núcleos celulares.4Se necesitaron casi 70 años
de investigación para poder identificar los componentes y la estructura de los ácidos nucleicos.
En 1919 Phoebus Levene identificó que un nucleótido está formado por una base nitrogenada, un azúcar y
un fosfato.5 Levene sugirió que el ADN formaba una estructura con forma de solenoide (muelle) con unidades de
nucleótidos unidos a través de los grupos fosfato. En 1930 Levene y su maestro Albrecht Kossel probaron que la nucleína
de Miescher es un ácido desoxirribonucleico (ADN) formado por cuatro bases nitrogenadas
(citosina(C), timina (T), adenina (A) y guanina (G)), el azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato, y que, en
su estructura básica, el nucleótido está compuesto por un azúcar unido a la base y al fosfato. 6 Sin embargo, Levene
pensaba que la cadena era corta y que las bases se repetían en un orden fijo. En 1937William Astbury produjo el primer
patrón de difracción de rayos X que mostraba que el ADN tenía una estructura regular.7

4. Maclyn McCarty con Francis Crick y James D Watson.
La función biológica del ADN comenzó a dilucidarse en 1928, con una serie básica de experimentos de la genética moderna
realizados por Frederick Griffith, quien estaba trabajando con cepas "lisas" (S) o "rugosas" (R) de la
bacteria Pneumococcus (causante de la neumonía), según la presencia (S) o no (R) de una cápsula azucarada, que es la
que confiere virulencia (véase también experimento de Griffith). La inyección de neumococos S vivos en ratones produce la
muerte de éstos, y Griffith observó que, si inyectaba ratones con neumococos R vivos o con neumococos S muertos por
calor, los ratones no morían. Sin embargo, si inyectaba a la vez neumococos R vivos y neumococos S muertos, los ratones
morían, y en su sangre se podían aislar neumococos S vivos. Como las bacterias muertas no pudieron haberse multiplicado
dentro del ratón, Griffith razonó que debía producirse algún tipo de cambio o transformación de un tipo bacteriano a otro por
medio de una transferencia de alguna sustancia activa, que denominó principio transformante. Esta sustancia
proporcionaba la capacidad a los neumococos R de producir una cápsula azucarada y transformarse así en virulentas. En
los siguientes 15 años, estos experimentos iniciales se replicaron mezclando distintos tipos de cepas bacterianas muertas
por el calor con otras vivas, tanto en ratones (in vivo) como en tubos de ensayo (in vitro).8 La búsqueda del «factor
transformante» que era capaz de hacer virulentas a cepas que inicialmente no lo eran continuó hasta 1944, año en el
cual Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty realizaron un experimento hoy clásico. Estos investigadores extrajeron
la fracción activa (el factor transformante) y, mediante análisis químicos, enzimáticos y serológicos, observaron que no
contenía proteínas, ni lípidos no ligados, ni polisacáridos activos, sino que estaba constituido principalmente por "una forma
viscosa de ácido desoxirribonucleico altamente polimerizado", es decir, ADN. El ADN extraído de las cepas bacterianas S
muertas por el calor lo mezclaron "in vitro" con cepas R vivas: el resultado fue que se formaron colonias bacterianas S, por
lo que se concluyó inequívocamente que el factor o principio transformante era el ADN.9
A pesar de que la identificación del ADN como principio transformante aún tardó varios años en ser universalmente
aceptada, este descubrimiento fue decisivo en el conocimiento de la base molecular de la herencia, y constituye el
nacimiento de la genética molecular. Finalmente, el papel exclusivo del ADN en la heredabilidad fue confirmado
en 1952 mediante los experimentos deAlfred Hershey y Martha Chase, en los cuales comprobaron que el fago T2 transmitía
su información genética en su ADN, pero no en su proteína10 (véase también experimento de Hershey y Chase).
En cuanto a la caracterización química de la molécula, en 1940 Chargaff realizó algunos experimentos que le sirvieron para
establecer las proporciones de las bases nitrogenadas en el ADN. Descubrió que las proporciones de purinas eran idénticas
a las de pirimidinas, la "equimolecularidad" de las bases ([A]=[T], [G]=[C]) y el hecho de que la cantidad de G+C en una
determinada molécula de ADN no siempre es igual a la cantidad de A+T y puede variar desde el 36 hasta el 70 por ciento
del contenido total.6 Con toda esta información y junto con los datos de difracción de rayos X proporcionados por Rosalind
Franklin, James Watson y Francis Crick propusieron en 1953 el modelo de la doble hélice de ADN para representar
la estructura tridimensional delpolímero.11 En una serie de cinco artículos en el mismo número de Nature se publicó la
evidencia experimental que apoyaba el modelo de Watson y Crick.12 De éstos, el artículo de Franklin yRaymond Gosling fue
la primera publicación con datos de difracción de rayos X que apoyaba el modelo de Watson y Crick,13 14 y en ese mismo
número de Nature también aparecía un artículo sobre la estructura del ADN de Maurice Wilkins y sus colaboradores.15
Watson, Crick y Wilkins recibieron conjuntamente, en 1962, después de la muerte de Rosalind Franklin, el Premio Nobel en
Fisiología o Medicina.16 Sin embargo, el debate continúa sobre quién debería recibir crédito por el descubrimiento. 17

5. [editar]Propiedades físicas y químicas
Estructura química del ADN: dos cadenas de nucleótidos conectadas mediante puentes de hidrógeno, que aparecen como líneas punteadas.
El ADN es un largo polímero formado por unidades repetitivas, los nucleótidos.18 19 Una doble cadena de ADN mide de 22 a
26angstroms (2,2 a 2,6 nanómetros) de ancho, y una unidad (un nucleótido) mide 3,3 Å (0,33 nm) de largo. 20 Aunque cada
unidad individual que se repite es muy pequeña, los polímeros de ADN pueden ser moléculas enormes que contienen
millones denucleótidos. Por ejemplo, el cromosoma humano más largo, el cromosoma número 1, tiene aproximadamente
220 millones depares de bases.21
En los organismos vivos, el ADN no suele existir como una molécula individual, sino como una pareja de moléculas
estrechamente asociadas. Las dos cadenas de ADN se enroscan sobre sí mismas formando una especie de escalera de
caracol, denominada doble hélice. El modelo de estructura en doble hélice fue propuesto en 1953 por James
Watson y Francis Crick (el artículo Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid fue
publicado el 25 de abril de1953 en Nature), luego de obtener una imagen de la estructura de doble hélice gracias a la
refracción por rayos X hecha por Rosalind Franklin. o22 El éxito de este modelo radicaba en su consistencia con las
propiedades físicas y químicas del ADN. El estudio mostraba además que la complementariedad de bases podía ser
relevante en su replicación, y también la importancia de la secuencia de bases como portadora de información
genética.23 24 25 Cada unidad que se repite, el nucleótido, contiene un segmento de la estructura de soporte (azúcar +
fosfato), que mantiene la cadena unida, y una base, que interacciona con la otra cadena de ADN en la hélice. En general,
una base ligada a un azúcar se denomina nucleósido y una base ligada a un azúcar y a uno o más grupos fosfatos recibe el
nombre de nucleótido.
Cuando muchos nucleótidos se encuentran unidos, como ocurre en el ADN, el polímero resultante se
denominapolinucleótido.26

6. [editar]Componentes
Estructura de soporte: La estructura de soporte de una hebra de ADN está formada por unidades alternas de
grupos fosfato yazúcar.27 El azúcar en el ADN es una pentosa, concretamente, la desoxirribosa.
 Ácido fosfórico:
Enlace fosfodiéster. El grupo fosfato (PO43-) une el carbono 5' del azúcar de un nucleósido con el carbono 3' del siguiente.
Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres
(trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucleicos sólo aparecen
en forma de nucleósidos monofosfato.
 Desoxirribosa:
Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de
nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar, pues en
el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa.25
Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los átomos de
carbono tercero (3′, «tres prima») y quinto (5′, «cinco prima») de dos anillos adyacentes de azúcar. La formación
de enlaces asimétricos implica que cada hebra de ADN tiene una dirección. En una doble hélice, la dirección de
los nucleótidos en una hebra (3′ → 5′) es opuesta a la dirección en la otra hebra (5′ → 3′). Esta organización de las hebras

7. de ADN se denomina antiparalela; son cadenas paralelas, pero con direcciones opuestas. De la misma manera, los
extremos asimétricos de las hebras de ADN se denominan extremo 5′ («cinco prima») y extremo 3′ («tres prima»),
respectivamente.
 Bases nitrogenadas:
Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G)
y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el
nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o
más átomos de nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases
púricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre sí, y las bases
pirimidínicas o bases pirimídicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo.25 En los
ácidos nucleicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina
en el ARN y difiere de ésta en que carece de un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el
ADN, sólo aparece raramente como un producto residual de la degradación de la citosina por procesos de desaminación
oxidativa.
Timina: 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.
 Timina:
En el código genético se representa con la letra T. Es un derivado pirimidínico con un grupo oxo en las posiciones 2 y 4, y
un grupo metilen la posición 5. Forma el nucleósido timidina (siempre desoxitimidina, ya que sólo aparece en el ADN) y
el nucleótido timidilato o timidina monofosfato (dTMP). En el ADN, la timina siempre se empareja con la adenina de la
cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, T=A. Su fórmula química es C5H6N2O2 y su nomenclatura 2, 4-
dioxo, 5-metilpirimidina.

8. Citosina: 2-oxo, 4-aminopirimidina.
 Citosina:
En el código genético se representa con la letra C. Es un derivado pirimidínico, con un grupo amino en posición 4 y un
grupo oxo en posición 2. Forma el nucleósido citidina (desoxicitidina en el ADN) y el nucleótido citidilato o (desoxi)citidina
monofosfato (dCMP en el ADN, CMP en el ARN). La citosina siempre se empareja en el ADN con la guanina de la cadena
complementaria mediante un triple enlace, C≡G. Su fórmula química es C4H5N3O y su nomenclatura 2-oxo, 4
aminopirimidina. Su masa molecular es de 111,10unidades de masa atómica. La citosina se descubrió en 1894, al aislarla
del tejido del timo de carnero.
Adenina: 6-aminopurina.
 Adenina:
En el código genético se representa con la letra A. Es un derivado de la purina con un grupo amino en la posición 6. Forma
el nucleósido adenosina (desoxiadenosina en el ADN) y el nucleótido adenilato o (desoxi)adenosina monofosfato (dAMP,
AMP). En el ADN siempre se empareja con la timina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, A=T.
Su fórmula química es C5H5N5 y su nomenclatura 6-aminopurina. La adenina, junto con la timina, fue descubierta en 1885
por el médico alemánAlbrecht Kossel.

9. Guanina: 6-oxo, 2-aminopurina.
 Guanina:
En el código genético se representa con la letra G. Es un derivado púrico con un grupo oxo en la posición 6 y un grupo
amino en la posición 2. Forma el nucleósido (desoxi)guanosina y el nucleótido guanilato o (desoxi)guanosina monofosfato
(dGMP, GMP). La guanina siempre se empareja en el ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres
enlaces de hidrógeno, G≡C. Su fórmula química es C5H5N5O y su nomenclatura 6-oxo, 2-aminopurina.
También existen otras bases nitrogenadas (las llamadas bases nitrogenadas minoritarias), derivadas de forma natural o
sintética de alguna otra base mayoritaria. Lo son por ejemplo la hipoxantina, relativamente abundante en el tRNA, o
la cafeína, ambas derivadas de la adenina; otras, como el aciclovir, derivadas de la guanina, son análogos sintéticos usados
en terapia antiviral; otras, como una de las derivadas del uracilo, son antitumorales.
Las bases nitrogenadas tienen una serie de características que les confieren unas propiedades determinadas. Una
característica importante es su carácteraromático, consecuencia de la presencia en el anillo de dobles enlaces en posición
conjugada. Ello les confiere la capacidad de absorber luz en la zonaultravioleta del espectro en torno a los 260 nm, lo cual
puede aprovecharse para determinar el coeficiente de extinción del ADN y hallar la concentración existente de los ácidos
nucleicos. Otra de sus características es que presentan tautomería o isomería de grupos funcionales, debido a que un
átomo de hidrógeno unido a otro átomo puede migrar a una posición vecina; en las bases nitrogenadas se dan dos tipos de
tautomerías: tautomería lactama-lactima, donde el hidrógeno migra del nitrógeno al oxígeno del grupo oxo (forma lactama) y
viceversa (forma lactima), y tautomería imina-amina primaria, donde el hidrógeno puede estar formando el grupo amina
(forma amina primaria) o migrar al nitrógeno adyacente (forma imina). La adenina sólo puede presentar tautomería amina-
imina, la timina y el uracilo muestran tautomería doble lactama-lactima, y la guanina y citosina pueden presentar ambas. Por
otro lado, y aunque se trate de moléculasapolares, las bases nitrogenadas presentan suficiente carácter polar como para
establecer puentes de hidrógeno, ya que tienen átomos muy electronegativos (nitrógeno y oxígeno) que presentan carga
parcial negativa, y átomos de hidrógeno con carga parcial positiva, de manera que se forman dipolos que permiten que se
formen estos enlaces débiles.
Se estima que el genoma humano haploide tiene alrededor de 3.000 millones de pares de bases. Para indicar el tamaño de
las moléculas de ADN se indica el número de pares de bases, y como derivados hay dos unidades de medida muy
utilizadas, la kilobase (kb), que equivale a 1.000 pares de bases, y la megabase (Mb), que equivale a un millón de pares de
bases.
[editar]Apareamiento de bases
Véase también: Par de bases.

10. Un par de bases C≡G con tres puentes de hidrógeno.
Un par A=T con dos puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno se muestran como líneas discontinuas.
La dóble hélice de ADN se mantiene estable mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a
cada una de las dos hebras. Para la formación de un enlace de hidrógeno una de las bases debe presentar un "donador" de
hidrógenos con un átomo de hidrógeno con carga parcial positiva (-NH2 o -NH) y la otra base debe presentar un grupo
"aceptor" de hidrógenos con un átomo cargado electronegativamente (C=O o N). Los puentes de hidrógeno son uniones
más débiles que los típicos enlaces químicos covalentes, como los que conectan los átomos en cada hebra de ADN, pero
más fuertes que interacciones hidrófobas individuales, enlaces de Van der Waals, etc. Como los puentes de hidrógeno no
son enlaces covalentes, pueden romperse y formarse de nuevo de forma relativamente sencilla. Por esta razón, las dos
hebras de la doble hélice pueden separarse como una cremallera, bien por fuerza mecánica o por alta temperatura.28 La
doble hélice se estabiliza además por el efecto hidrofóbico y el apilamiento, que no se ven influidos por la secuencia de
bases del ADN.29
Cada tipo de base en una hebra forma un enlace únicamente con un tipo de base en la otra hebra, lo que se
denomina complementariedad de las bases. Así, las purinas forman enlaces con las pirimidinas, de forma que A se enlaza
sólo con T, y C sólo con G. La organización de dos nucleótidos apareados a lo largo de la doble hélice se
denomina apareamiento de bases. Este emparejamiento corresponde a la observación ya realizada porErwin
Chargaff (1905-2002),30 que mostró que la cantidad de adenina era muy similar a la cantidad de timina, y que la cantidad de
citosina era igual a la cantidad de guanina en el ADN. Como resultado de esta complementariedad, toda la información
contenida en la secuencia de doble hebra de la hélice de ADN está duplicada en cada hebra, lo cual es fundamental
durante el proceso de replicación del ADN. En efecto, esta interacción reversible y específica entre pares de bases
complementarias es crítica para todas las funciones del ADN en los organismos vivos. 18
Como se ha indicado anteriormente, los dos tipos de pares de bases forman un número diferente de enlaces de hidrógeno:
A=T forman dos puentes de hidrógeno, y C≡G forman tres puentes de hidrógeno (ver imágenes). El par de bases GC es por
tanto más fuerte que el par de bases AT. Como consecuencia, tanto el porcentaje de pares de bases GC como la longitud
total de la doble hélice de ADN determinan la fuerza de la asociación entre las dos hebras de ADN. Las dobles hélices
largas de ADN con alto contenido en GC tienen hebras que interaccionan más fuertemente que las dobles hélices cortas
con alto contenido en AT.31 Por esta razón, las zonas de la doble hélice de ADN que necesitan separarse fácilmente tienden
a tener un alto contenido en AT, como por ejemplo la secuencia TATAAT de la caja de Pribnow de algunos promotores.32 En
el laboratorio, la fuerza de esta interacción puede medirse buscando la temperatura requerida para romper los puentes de

11. hidrógeno, la temperatura de fusión (también denominado valor Tm, del inglés melting temperature). Cuando todas las pares
de bases en una doble hélice se funden, las hebras se separan en solución en dos hebras completamente independientes.
Estas moléculas de ADN de hebra simple no tienen una única forma común, sino que algunas conformaciones son más
estables que otras.33
[editar]Otros tipos de pares de bases
Par de bases A=T de tipo Watson-Crick. En azul el donador de hidrógenos y en rojo el aceptor.
Par de bases A=T de tipo Watson-Crick reverso. En azul el donador de hidrógenos y en rojo el aceptor. Nótese que la pirimidina ha sufrido un giro de
180º sobre el eje del carbono 6.
Existen diferentes tipos de pares de bases que se pueden formar según el modo como se forman los puentes de hidrógeno.
Los que se observan en la doble hélice de ADN son los llamados pares de bases Watson-Crick, pero también existen otros
posibles pares de bases, como los denominados Hoogsteen y Wobble u oscilante, que pueden aparecer en circunstancias
particulares. Además, para cada tipo existe a su vez el mismo par reverso, es decir, el que se da si se gira la base
pirimidínica 180º sobre su eje.
 Watson-Crick (pares de bases de la doble hélice): los grupos de la base púrica que intervienen en el enlace de hidrógeno
son los que corresponden a las posiciones 1 y 6 (N aceptor y -NH2 donador si la purina es una A) y los grupos de la base
pirimidínica, los que se encuentran en las posiciones 3 y 4 (-NH donador y C=O aceptor si la pirimidina es una T). En el par
de bases Watson-Crick reverso participarían los grupos de las posiciones 2 y 3 de la base pirimidínica (ver imágenes).

12.  Hoogsteen: en este caso cambian los grupos de la base púrica, que ofrece una cara diferente (posiciones 6 y 7) y que
forman enlaces con los grupos de las pirimidinas de las posiciones 3 y 4 (como en Watson-Crick). También puede haber
Hoogsteen reversos. Con este tipo de enlace pueden unirse A=U (Hoogsteen y Hoogsteen reverso) y A=C (Hoogsteen
reverso).
 Wobble u oscilante: este tipo de enlace permite que se unan guanina y citosina con un doble enlace (G=T). La base púrica
(G) forma enlace con los grupos de las posiciones 1 y 6 (como en Watson-Crick) y la pirimidina (T) con los grupos de las
posiciones 2 y 3. Este tipo de enlace no funcionaría con A=C, ya que quedarían enfrentados los 2 aceptores y los 2
donadores, y sólo se podría dar en el caso inverso. Encontramos pares de bases de tipo oscilante en el ARN, durante el
apareamiento de codón y anticodón. Con este tipo de enlace pueden unirse G=U (oscilante y oscilante reverso) y A=C
(oscilante reverso).
En total, en su forma tautomérica mayoritaria, existen 28 posibles pares de bases nitrogenadas: 10 posibles pares de bases
purina-pirimidina (2 pares Watson-Crick y 2 Watson Crick reverso, 1 par Hoogsteen y 2 pares Hoogsteen reverso, 1 par
oscilante y 2 pares oscilante reverso), 7 pares homo purina-purina (A=A, G=G), 4 pares A=G y 7 pares pirimidina-pirimidina.
Esto sin contar con los pares de bases que pueden formarse si también tenemos en cuenta las otras formas tautoméricas
minoritarias de las bases nitrogenadas; éstos, además, pueden ser responsables de mutaciones puntuales por
sustitución de tipo transición.
[editar] Estructura
El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las
bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles: 34 35
1. Estructura primaria:
 Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el
esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas.
Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases.
2. Estructura secundaria:
 Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de
duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en la difracción de rayos X que habían realizado
Franklin y Wilkins, y en la equivalencia de bases de Chargaff, según la cual la suma de adeninas más guaninas es igual a la
suma de timinas más citosinas.
 Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y
la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas,
pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la homóloga.
 Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el que tiene la estructura descrita por Watson y
Crick.
3. Estructura terciaria:
 Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de
organismos procariotas o eucariotas:
2. En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad
de proteínas. Lo mismo ocurre en orgánulos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos.
3. En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más
complejo y compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las histonas y otras proteínas de naturaleza no
histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las protaminas).34

13. [editar]Estructuras en doble hélice
De izquierda a derecha, las estructuras de ADN A, B y Z.
El ADN existe en muchas conformaciones.27 Sin embargo, en organismos vivos sólo se han observado las
conformaciones ADN-A, ADN-B y ADN-Z. La conformación que adopta el ADN depende de su secuencia, la cantidad y
dirección de superenrollamiento que presenta, la presencia demodificaciones químicas en las bases y las condiciones de la
solución, tales como la concentración de iones de metales y poliaminas.36 De las tres conformaciones, la forma "B" es la
más común en las condiciones existentes en las células.37 Las dos dobles hélices alternativas del ADN difieren en su
geometría y dimensiones.
La forma "A" es una espiral que gira hacia la derecha, más amplia que la "B", con una hendidura menor superficial y más
amplia, y una hendidura mayor más estrecha y profunda. La forma "A" ocurre en condiciones no fisiológicas en formas
deshidratadas de ADN, mientras que en la célula puede producirse en apareamientos híbridos de hebras ADN-ARN,
además de en complejos enzima-ADN.38 39
Los segmentos de ADN en los que las bases han sido modificadas por metilación pueden sufrir cambios conformacionales
mayores y adoptar la forma "Z". En este caso, las hebras giran alrededor del eje de la hélice en una espiral que gira a mano
izquierda, lo opuesto a la forma "B" más frecuente.40Estas estructuras poco frecuentes pueden ser reconocidas por
proteínas específicas que se unen a ADN-Z y posiblemente estén implicadas en la regulación de la transcripción.41
[editar]Estructuras en cuádruplex

14. Estructura de un ADN en cuádruplex formada por repeticiones en los telómeros. La conformación de la estructura de soporte del ADN difiere
significativamente de la típica estructura en hélice.42
En los extremos de los cromosomas lineales existen regiones especializadas de ADN denominadas telómeros. La función
principal de estas regiones es permitir a la célula replicar los extremos cromosómicos utilizando la enzima telomerasa,
puesto que las enzimas que replican el resto del ADN no pueden copiar los extremos 3' de los cromosomas. 43 Estas
terminaciones cromosómicas especializadas también protegen los extremos del ADN, y evitan que los sistemas
de reparación del ADN en la célula los procesen como ADN dañado que debe ser corregido.44 En las células humanas, los
telómeros son largas zonas de ADN de hebra sencilla que contienen algunos miles de repeticiones de una única secuencia
TTAGGG.45
Estas secuencias ricas en guanina pueden estabilizar los extremos cromosómicos mediante la formación de estructuras de
juegos apilados de unidades de cuatro bases, en lugar de los pares de bases encontrados normalmente en otras
estructuras de ADN. En este caso, cuatro bases guanina forman unidades con superficie plana que se apilan una sobre
otra, para formar una estructura cuádruple-G estable.46 Estas estructuras se estabilizan formando puentes de
hidrógeno entre los extremos de las bases y la quelatación de un metal iónico en el centro de cada unidad de cuatro
bases.47 También se pueden formar otras estructuras, con el juego central de cuatro bases procedente, o bien de una hebra
sencilla plegada alrededor de las bases, o bien de varias hebras paralelas diferentes, de forma que cada una contribuye con
una base a la estructura central.
Además de estas estructuras apiladas, los telómeros también forman largas estructuras en lazo, denominadas lazos
teloméricos o lazos-T (T-loops en inglés). En este caso, las hebras simples de ADN se enroscan sobre sí mismas en un
amplio círculo estabilizado por proteínas que se unen a telómeros.48 En el extremo del lazo T, el ADN telomérico de hebra
sencilla se sujeta a una región de ADN de doble hebra porque la hebra de ADN telomérico altera la doble hélice y se aparea
a una de las dos hebras. Esta estructura de triple hebra se denomina lazo de desplazamiento o lazo D (D-loop).46

15. [editar]Hendiduras mayor y menor
Animación de la estructura de una sección de ADN. Las bases se encuentran horizontalmente entre las dos hebras en espiral. Versión ampliada49
Doble hélice: a) Dextrógira, b) Levógira.
La doble hélice es una espiral dextrógira, esto es, cada una de las cadenas de nucleótidos gira a derechas; esto puede
verificarse si nos fijamos, yendo de abajo a arriba, en la dirección que siguen los segmentos de las hebras que quedan en
primer plano. Si las dos hebras giran a derechas se dice que la doble hélice es dextrógira, y si giran a
izquierdas, levógira (esta forma puede aparecer en hélices alternativas debido a cambios conformacionales en el ADN).

16. Pero en la conformación más común que adopta el ADN, la doble hélice es dextrógira, girando cada par de bases respecto
al anterior unos 36º.50
Cuando las dos hebras de ADN se enrollan una sobre la otra (sea a derechas o a izquierdas), se forman huecos o
hendiduras entre una hebra y la otra, dejando expuestos los laterales de las bases nitrogenadas del interior (ver la
animación). En la conformación más común que adopta el ADN aparecen, como consecuencia de los ángulos formados
entre los azúcares de ambas cadenas de cada par de bases nitrogenadas, dos tipos de hendiduras alrededor de la
superficie de la doble hélice: una de ellas, la hendidura o surco mayor, que mide 22 Å (2,2 nm) de ancho, y la otra, la
hendidura o surco menor, que mide 12 Å (1,2 nm) de ancho.51Cada vuelta de hélice, que es cuando ésta ha realizado un
giro de 360º o lo que es lo mismo, de principio de hendidura mayor a final de hendidura menor, medirá por tanto 34 Å, y en
cada una de esas vueltas hay unos 10,5 pb.
Hendiduras mayor y menor de la doble hélice.
La anchura de la hendidura mayor implica que los extremos de las bases son más accesibles en ésta, de forma que la
cantidad de grupos químicos expuestos también es mayor lo cual facilita la diferenciación entre los pares de bases A-T, T-A,
C-G, G-C. Como consecuencia de ello, también se verá facilitado el reconocimiento de secuencias de ADN por parte de
diferentes proteínas sin la necesidad de abrir la doble hélice. Así, proteínas como los factores de transcripción que pueden
unirse a secuencias específicas, frecuentemente contactan con los laterales de las bases expuestos en la hendidura
mayor.52 Por el contrario, los grupos químicos que quedan expuestos en la hendidura menor son similares, de forma que el
reconocimiento de los pares de bases es más difícil; por ello se dice que la hendidura mayor contiene más información que
la hendidura menor.50
[editar]Sentido y antisentido
Artículo principal: Antisentido.
Una secuencia de ADN se denomina "sentido" (en inglés, sense) si su secuencia es la misma que la secuencia de un ARN
mensajero que se traduce en una proteína. La secuencia de la hebra de ADN complementaria se
denomina "antisentido" (antisense). En ambas hebras de ADN de la doble hélice pueden existir tanto secuencias sentido,
que codifican ARNm, como antisentido, que no lo codifican. Es decir, las secuencias que codifican ARNm no están todas
presentes en una sola de las hebras, sino repartidas entre las dos hebras. Tanto en procariotas como eneucariotas se
producen ARNs con secuencias antisentido, pero la función de esos ARNs no está completamente clara. 53 Se ha propuesto
que los ARNs antisentido están implicados en la regulación de la expresión génica mediante apareamiento ARN-ARN: los
ARNs antisentido se aparearían con los ARNm complementarios, bloqueando de esta forma su traducción.54
En unas pocas secuencias de ADN en procariotas y eucariotas (este hecho es más frecuente en plásmidos y virus), la
distinción entre hebras sentido y antisentido es más difusa, debido a que presentan genes superpuestos. 55 En estos casos,
algunas secuencias de ADN tienen una función doble, codificando una proteína cuando se lee a lo largo de una hebra, y
una segunda proteína cuando se lee en la dirección contraria a lo largo de la otra hebra. En bacterias, esta superposición
puede estar involucrada en la regulación de la transcripción del gen,56 mientras que en virus los genes superpuestos
aumentan la cantidad de información que puede codificarse en sus diminutos genomas. 57

17. [editar]Superenrollamiento
Estructura de moléculas de ADN lineales con los extremos fijos y superenrolladas. Por claridad, se ha omitido la estructura en hélice del ADN.
El ADN puede retorcerse como una cuerda en un proceso que se denomina superenrollamiento del ADN («supercoiling», en
inglés). Cuando el ADN está en un estado "relajado", una hebra normalmente gira alrededor del eje de la doble hélice una
vez cada 10,4 pares de bases, pero si el ADN está retorcido las hebras pueden estar unidas más estrechamente o más
relajadamente.58 Si el ADN está retorcido en la dirección de la hélice, se dice que el superenrollamiento es positivo, y las
bases se mantienen juntas de forma más estrecha. Si el ADN se retuerce en la dirección opuesta, el superenrollamiento se
llama negativo, y las bases se alejan. En la naturaleza, la mayor parte del ADN tiene un ligero superenrollamiento negativo
que es producido por enzimas denominadas topoisomerasas.59 Estas enzimas también son necesarias para liberar las
fuerzas de torsión introducidas en las hebras de ADN durante procesos como la transcripción y la replicación.60
[editar]Modificaciones químicas
citosina 5-metil-citosina timina
Estructura de la citosina con y sin el grupo metilo. Tras la desaminación, la 5-metil-citosina tiene la misma estructura que la timina.
[editar]Modificaciones de bases
Véase también: Metilación.
La expresión de los genes está influenciada por la forma en la que el ADN está empaquetado en cromosomas, en una
estructura denominada cromatina. Las modificaciones de bases pueden estar implicadas en el empaquetamiento del ADN:
las regiones que presentan una expresión génica baja o nula normalmente contienen niveles altos de metilación de las
bases citosina. Por ejemplo, la metilación de citosina produce 5-metil-citosina, que es importante para la inactivación
del cromosoma X.61 El nivel medio de metilación varía entre organismos: el gusano Caenorhabditis elegans carece de
metilación de citosina, mientras que los vertebradospresentan un nivel alto - hasta 1% de su ADN contiene 5-metil-
citosina.62 A pesar de la importancia de la 5-metil-citosina, ésta puede desaminarse para generar una base timina. Las
citosinas metiladas son por tanto particularmente sensibles a mutaciones.63 Otras modificaciones de bases incluyen la
metilación de adenina en bacterias y la glicosilación de uracilo para producir la "base-J" enkinetoplastos.64 65

18. [editar]Daño del ADN
Véase también: Mutación.
Benzopireno, el mayor mutágeno deltabaco, unido al ADN.66
El ADN puede resultar dañado por muchos tipos de mutágenos, que cambian la secuencia del ADN: agentes alquilantes,
además de radiación electromagnética de alta energía, como luz ultravioleta y rayos X. El tipo de daño producido en el ADN
depende del tipo de mutágeno. Por ejemplo, la luz UV puede dañar al ADN produciendo dímeros de timina, que se forman
por ligamiento cruzado entre bases pirimidínicas.67 Por otro lado, oxidantes tales como radicales libres o el peróxido de
hidrógeno producen múltiples daños, incluyendo modificaciones de bases, sobre todo guanina, y roturas de doble hebra
(double-strand breaks).68 En una célula humana cualquiera, alrededor de 500 bases sufren daño oxidativo cada día. 69 70 De
estas lesiones oxidativas, las más peligrosas son las roturas de doble hebra, ya que son difíciles de reparar y pueden
producir mutaciones puntuales,inserciones y deleciones de la secuencia de ADN, así como translocaciones
cromosómicas.71
Muchos mutágenos se posicionan entre dos pares de bases adyacentes, por lo que se denominan agentes intercalantes. La
mayoría de los agentes intercalantes son moléculas aromáticas y planas, como el bromuro de etidio, la daunomicina,
la doxorubicina y la talidomida. Para que un agente intercalante pueda integrarse entre dos pares de bases, éstas deben
separarse, distorsionando las hebras de ADN y abriendo la doble hélice. Esto inhibe la transcripción y la replicación del
ADN, causando toxicidad y mutaciones. Por ello, los agentes intercalantes del ADN son a menudocarcinógenos:
el benzopireno, las acridinas, la aflatoxina y el bromuro de etidio son ejemplos bien conocidos.72 73 74 Sin embargo, debido a
su capacidad para inhibir la replicación y la transcripción del ADN, estas toxinas también se utilizan en quimioterapia para
inhibir el rápido crecimiento de las células cancerosas.75
El daño en el ADN inicia una respuesta que activa diferentes mecanismos de reparación que reconocen lesiones
específicas en el ADN, que son reparadas en el momento para recuperar la secuencia original del ADN. Asimismo, el daño
en el ADN provoca una parada en el ciclo celular, que conlleva la alteración de numerosos procesos fisiológicos, que a su
vez implica síntesis, transporte y degradación de proteínas (véase tambiénCheckpoint de daños en el ADN).
Alternativamente, si el daño genómico es demasiado grande para que pueda ser reparado, los mecanismos de control
inducirán la activación de una serie de rutas celulares que culminarán en la muerte celular.

19. [editar] Funciones biológicas
Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información (genes y genoma), la codificación de
proteínas (transcripción y traducción) y su autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la
información a las células hijas durante la división celular.
[editar]Genes y genoma
Véanse también: Núcleo celular, Cromatina, Cromosoma y Genoma.
El ADN se puede considerar como un almacén cuyo contenido es la información (mensaje) necesaria para construir y
sostener el organismo en el que reside, la cual se transmite de generación en generación. El conjunto de información que
cumple esta función en un organismo dado se denomina genoma, y el ADN que lo constituye, ADN genómico.
El ADN genómico (que se organiza en moléculas de cromatina que a su vez se ensamblan en cromosomas) se encuentra
en el núcleo celular de los eucariotas, además de pequeñas cantidades en las mitocondrias y cloroplastos. En procariotas,
el ADN se encuentra en un cuerpo de forma irregular denominado nucleoide.76
[editar]El ADN codificante
ARN polimerasa T7 (azul) produciendo un ARNm (verde) a partir de un molde de ADN (naranja).77
Véase también: Gen.
La información genética de un genoma está contenida en los genes, y al conjunto de toda la información que corresponde a
un organismo se le denomina su genotipo. Un gen es una unidad de herencia y es una región de ADN que influye en una
característica particular de un organismo (como el color de los ojos, por ejemplo). Los genes contienen un "marco de lectura
abierto" (open reading frame) que puede transcribirse, además de secuencias reguladoras, tales
como promotores y enhancers, que controlan la transcripción del marco de lectura abierto.
Desde este punto de vista, las obreras de este mecanismo son las proteínas. Estas pueden ser estructurales, como las
proteínas de losmúsculos, cartílagos, pelo, etc., o funcionales, como la hemoglobina o las innumerables enzimas del
organismo. La función principal de la herencia es la especificación de las proteínas, siendo el ADN una especie
de plano o receta para producirlas. La mayor parte de las veces la modificación del ADN provocará una disfunción proteica
que dará lugar a la aparición de alguna enfermedad. Pero en determinadas ocasiones, las modificaciones podrán provocar
cambios beneficiosos que darán lugar a individuos mejor adaptados a su entorno.
Las aproximadamente treinta mil proteínas diferentes en el cuerpo humano están constituidas por
veinte aminoácidos diferentes, y una molécula de ADN debe especificar la secuencia en que se unen dichos aminoácidos.
En el proceso de elaborar una proteína, el ADN de un gen se lee y se transcribe a ARN. Este ARN sirve como mensajero
entre el ADN y la maquinaria que elaborará las proteínas y por eso recibe el nombre de ARN mensajero o ARNm. El ARN

20. mensajero sirve de molde a la maquinaria que elabora las proteínas, para que ensamble los aminoácidos en el orden
preciso para armar la proteína.
El dogma central de la biología molecular establecía que el flujo de actividad y de información era: ADN → ARN → proteína.
No obstante, en la actualidad ha quedado demostrado que este "dogma" debe ser ampliado, pues se han encontrado otros
flujos de información: en algunos organismos (virus de ARN) la información fluye de ARN a ADN; este proceso se conoce
como "transcripción inversa o reversa", también llamada "retrotranscripción". Además, se sabe que existen secuencias de
ADN que se transcriben a ARN y son funcionales como tales, sin llegar a traducirse nunca a proteína: son los ARN no
codificantes, como es el caso de los ARN interferentes.34 35
[editar]El ADN no codificante ("ADN basura")
El ADN del genoma de un organismo puede dividirse conceptualmente en dos: el que codifica las proteínas (los genes) y el
que no codifica. En muchas especies, sólo una pequeña fracción delgenoma codifica proteínas. Por ejemplo, sólo alrededor
del 1,5% del genoma humano consiste en exones que codifican proteínas (20.000 a 25.000 genes), mientras que más del
90% consiste en ADN no codificante.78
El ADN no codificante (también denominado ADN basura o junk DNA) corresponde a secuencias del genoma que no
generan una proteína (procedentes de transposiciones, duplicaciones, translocaciones y recombinaciones de virus, etc.),
incluyendo los intrones. Hasta hace poco tiempo se pensaba que el ADN no codificante no tenía utilidad alguna, pero
estudios recientes indican que eso es inexacto. Entre otras funciones, se postula que el llamado "ADN basura" regula
la expresión diferencial de los genes.79 Por ejemplo, algunas secuencias tienen afinidad hacia proteínas especiales que
tienen la capacidad de unirse al ADN (como los homeodominios, los complejos receptores de hormonas esteroides, etc.),
con un papel importante en el control de los mecanismos de trascripción y replicación. Estas secuencias se llaman
frecuentemente "secuencias reguladoras", y los investigadores suponen que sólo se ha identificado una pequeña fracción
de las que realmente existen. La presencia de tanto ADN no codificante en genomas eucarióticos y las diferencias en
tamaño del genoma entre especies representan un misterio que es conocido como el "enigma del valor de
C".80 Recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de Yale ha descubierto una secuencia de ADN no
codificante que sería la responsable de que los seres humanos hayan desarrollado la capacidad de agarrar y/o manipular
objetos o herramientas.81
Por otro lado, algunas secuencias de ADN desempeñan un papel estructural en los cromosomas:
los telómeros y centrómeros contienen pocos o ningún gen codificante de proteínas, pero son importantes para estabilizar la
estructura de los cromosomas. Algunos genes no codifican proteínas, pero sí se transcriben en ARN: ARN ribosómico, ARN
de transferencia y ARN de interferencia (ARNi, que son ARN que bloquean la expresión de genes específicos). La
estructura de intrones y exones de algunos genes (como los de inmunoglobulinas y protocadherinas) son importantes por
permitir los cortes y empalmes alternativos del pre-ARN mensajero que hacen posible la síntesis de diferentes proteínas a
partir de un mismo gen (sin esta capacidad no existiría el sistema inmune, por ejemplo). Algunas secuencias de ADN no
codificante representan pseudogenes que tienen valor evolutivo, ya que permiten la creación de nuevos genes con nuevas
funciones.35 Otros ADN no codificantes proceden de la duplicación de pequeñas regiones del ADN; esto tiene mucha
utilidad, ya que el rastreo de estas secuencias repetitivas permite estudios de filogenia.
[editar]Transcripción y traducción
Artículos principales: Transcripción (genética) y Traducción (genética).
En un gen, la secuencia de nucleótidos a lo largo de una hebra de ADN se transcribe a un ARN mensajero (ARNm) y esta
secuencia a su vez se traduce a una proteína que un organismo es capaz de sintetizar o "expresar" en uno o varios
momentos de su vida, usando la información de dicha secuencia.
La relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de la proteína viene determinada por el código
genético, que se utiliza durante el proceso de traducción o síntesis de proteínas. La unidad codificadora del código genético
es un grupo de tres nucleótidos (triplete), representado por las tres letras iniciales de las bases nitrogenadas (por ej., ACT,
CAG, TTT). Los tripletes del ADN se transcriben en sus bases complementarias en el ARN mensajero, y en este caso los
tripletes se denominan codones (para el ejemplo anterior, UGA, GUC, AAA). En el ribosoma cada codón del ARN
mensajero interacciona con una molécula de ARN de transferencia (ARNt o tRNA) que contenga el triplete complementario,
denominado anticodón. Cada ARNt porta el aminoácido correspondiente al codón de acuerdo con el código genético, de
modo que el ribosoma va uniendo los aminoácidos para formar una nueva proteína de acuerdo con las "instrucciones" de la
secuencia del ARNm. Existen 64 codones posibles, por lo cual corresponde más de uno para cada aminoácido (por esta
duplicidad de codones se dice que el código genético es un código degenerado: no es unívoco); algunos codones indican la

21. terminación de la síntesis, el fin de la secuencia codificante; estos codones de terminación o codones de paradason UAA,
UGA y UAG (en inglés, nonsense codons o stop codons).34
[editar]Replicación del ADN
Esquema representativo de la replicación del ADN.
Artículo principal: Replicación de ADN.
La replicación del ADN es el proceso por el cual se obtienen copias o réplicas idénticas de una molécula de ADN. La
replicación es fundamental para la transferencia de la información genética de una generación a la siguiente y, por ende, es
la base de la herencia. El mecanismo consiste esencialmente en la separación de las dos hebras de la doble hélice, las
cuales sirven de molde para la posterior síntesis de cadenas complementarias a cada una de ellas, que llevará por nombre
ARNm. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original. Este tipo de replicación se
denomina semiconservativa debido a que cada una de las dos moléculas resultantes de la duplicación presenta una cadena
procedente de la molécula "madre" y otra recién sintetizada.
[editar]Interacciones ADN-proteína
Todas las funciones del ADN dependen de sus interacciones con proteínas. Estas interacciones pueden ser inespecíficas, o
bien la proteína puede unirse de forma específica a una única secuencia de ADN. También pueden unirse enzimas, entre
las cuales son particularmente importantes las polimerasas, que copian las secuencia de bases del ADN durante la
transcripción y la replicación.
[editar]Proteínas que unen ADN
[editar]Interacciones inespecíficas
Interacción de ADN con histonas (en blanco, arriba). Los aminoácidos básicos de estas proteínas (abajo a la izquierda, en azul) se unen a los
grupos ácidos de los fosfatos del ADN (abajo a la derecha, en rojo).

22. Las proteínas estructurales que se unen al ADN son ejemplos bien conocidos de interacciones inespecíficas ADN-proteínas.
En los cromosomas, el ADN se encuentra formando complejos con proteínas estructurales. Estas proteínas organizan el
ADN en una estructura compacta denominada cromatina. En eucariotas esta estructura implica la unión del ADN a un
complejo formado por pequeñas proteínas básicas denominadas histonas, mientras que en procariotas están involucradas
una gran variedad de proteínas.82 83 Las histonas forman un complejo de forma cilíndrica denominado nucleosoma, en torno
al cual se enrollan casi dos vueltas de ADN de doble hélice. Estas interacciones inespecíficas quedan determinadas por la
existencia de residuos básicos en las histonas, que forman enlaces iónicos con el esqueleto de azúcar-fosfato del ADN y,
por tanto, son en gran parte independientes de la secuencia de bases.84 Estos aminoácidos básicos experimentan
modificaciones químicas de metilación, fosforilación y acetilación,85 que alteran la fuerza de la interacción entre el ADN y las
histonas, haciendo al ADN más o menos accesible a los factores de transcripción y por tanto modificando la tasa de
transcripción.86
Otras proteínas que se unen a ADN de manera inespecífica en la cromatina incluyen las proteínas del grupo de alta
movilidad (HMG, High Mobility Group) que se unen a ADN plegado o distorsionado.87 Estas proteínas son importantes
durante el plegamiento de los nucleosomas, organizándolos en estructuras más complejas para constituir los
cromosomas88 durante el proceso de condensación cromosómica. Se ha propuesto que en este proceso también
intervendrían otras proteínas, formando una especie de "andamio" sobre el cual se organiza la cromatina; los principales
componentes de esta estructura serían la enzima topoisomerasa II α (topoIIalpha) y la condensina 13S.89 Sin embargo, el
papel estructural de la topoIIalpha en la organización de los cromosomas aún es discutido, ya que otros grupos argumentan
que esta enzima se intercambia rápidamente tanto en los brazos cromosómicos como en los cinetocoros durante
la mitosis.90
[editar]Interacciones específicas
Un grupo bien definido de proteínas que unen ADN es el conformado por las proteínas que se unen específicamente a ADN
monocatenario o ADN de hebra sencilla (ssDNA). En humanos, la proteína A de replicación es la mejor conocida de su
familia y actúa en procesos en los que la doble hélice se separa, como la replicación del ADN, la recombinación o
la reparación del ADN.91Estas proteínas parecen estabilizar el ADN monocatenario, protegiéndolo para evitar que forme
estructuras de tallo-lazo (stem-loop) o que sea degradado por nucleasas.
El factor de transcripción represor del fago lambda unido a su ADN diana mediante un motivo hélice-giro-hélice (helix-turn-helix).92
Sin embargo, otras proteínas han evolucionado para unirse específicamente a secuencias particulares de ADN. La
especificidad de la interacción de las proteínas con el ADN procede de los múltiples contactos con las bases de ADN, lo que
les permite "leer" la secuencia del ADN. La mayoría de esas interacciones con las bases ocurre en la hendidura mayor,
donde las bases son más accesibles.93

23. Las proteínas específicas estudiadas con mayor detalle son las encargadas de regular la transcripción, denominadas por
ello factores de transcripción. Cada factor de transcripción se une a una secuencia concreta de ADN y activa o inhibe la
transcripción de los genes que presentan estas secuencias próximas a sus promotores. Los factores de transcripción
pueden efectuar esto de dos formas:
 En primer lugar, pueden unirse a la polimerasa de ARN responsable de la transcripción, bien directamente o a través de
otras proteínas mediadoras. De esta forma. se estabiliza la unión entre la ARN polimerasa y el promotor, lo que permite el
inicio de la transcripción.94
 En segundo lugar, los factores de transcripción pueden unirse a enzimas que modifican las histonas del promotor, lo que
altera la accesibilidad del molde de ADN a la ARN polimerasa.95
Como los ADN diana pueden encontrarse por todo el genoma del organismo, los cambios en la actividad de un tipo de
factor de transcripción pueden afectar a miles de genes.96 En consecuencia, estas proteínas son frecuentemente las dianas
de los procesos de transducción de señales que controlan las respuestas a cambios ambientales o diferenciación y
desarrollo celular.
La enzima de restricción EcoRV (verde) formando un complejo con su ADN diana.97
[editar]Enzimas que modifican el ADN
[editar]Nucleasas y ligasas
Las nucleasas son enzimas que cortan las hebras de ADN mediante la catálisis de la hidrólisis de losenlaces fosfodiéster.
Las nucleasas que hidrolizan nucleótidos a partir de los extremos de las hebras de ADN se denominan exonucleasas,
mientras que las endonucleasas cortan en el interior de las hebras. Las nucleasas que se utilizan con mayor frecuencia
en biología molecular son las enzimas de restricción, endonucleasas que cortan el ADN por determinadas secuencias
específicas. Por ejemplo, la enzima EcoRV, que se muestra a la izquierda, reconoce la secuencia de 6 bases 5′-GAT|ATC-
3′, y hace un corte en ambas hebras en la línea vertical indicada, generando dos moléculas de ADN con los extremos
romos. Otras enzimas de restricción generan sin embargo extremos cohesivos, ya que cortan de forma diferente las dos
hebras de ADN. En la naturaleza, estas enzimas protegen a lasbacterias contra las infecciones de fagos, al digerir el ADN
de dicho fago cuando entra a través de la pared bacteriana, actuando como un mecanismo de defensa. 98 En biotecnología,
estas nucleasas específicas de la secuencias de ADN se utilizan en ingeniería genética para clonarfragmentos de ADN y en
la técnica de huella genética.
Las enzimas denominadas ADN ligasas pueden reunir hebras de ADN cortadas o rotas.99 Las ligasas son particularmente
importantes en la replicación de la hebra que sufre replicación discontinua en el ADN, ya que unen los fragmentos cortos de
ADN generados en la horquilla de replicación para formar una copia completa del molde de ADN. También se utilizan en
lareparación del ADN y en procesos de recombinación genética.99
[editar]Topoisomerasas y helicasas
Las topoisomerasas son enzimas que poseen a la vez actividad nucleasa y ligasa. Estas proteínas varían la cantidad
de ADN superenrollado. Algunas de estas enzimas funcionan cortando la hélice de ADN y permitiendo que una sección
rote, de manera que reducen el grado de superenrollamiento. Una vez hecho esto, la enzima vuelve a unir los fragmentos

24. de ADN.59 Otros tipos de enzimas son capaces de cortar una hélice de ADN y luego pasar la segunda hebra de ADN a
través de la rotura, antes de reunir las hélices.100 Las topoisomerasas son necesarias para muchos procesos en los que
interviene el ADN, como la replicación del ADN y la transcripción.60
Las helicasas son unas proteínas que pertenecen al grupo de los motores moleculares. Utilizan energía química
almacenada en los nucleósidos trifosfatos, fundamentalmente ATP, para romper puentes de hidrógeno entre bases y
separar la doble hélice de ADN en hebras simples.101 Estas enzimas son esenciales para la mayoría de los procesos en los
que las enzimas necesitan acceder a las bases del ADN.
[editar]Polimerasas
Las polimerasas son enzimas que sintetizan cadenas de nucleótidos a partir de nucleósidos trifosfatos. La secuencia de sus
productos son copias de cadenas de polinucleótidos existentes, que se denominan moldes. Estas enzimas funcionan
añadiendo nucleótidos al grupo hidroxilo en 3' del nucleótido previo en una hebra de ADN. En consecuencia, todas las
polimerasas funcionan en dirección 5′ --> 3′.102 En los sitios activos de estas enzimas, el nucleósido trifosfato que se
incorpora aparea su base con la correspondiente en el molde: esto permite que la polimerasa sintentice de forma precisa la
hebra complementaria al molde.
Las polimerasas se clasifican de acuerdo al tipo de molde que utilizan:
 En la replicación del ADN, una ADN polimerasa dependiente de ADN realiza una copia de ADN a partir de una secuencia
de ADN. La precisión es vital en este proceso, por lo que muchas de estas polimerasas tienen una actividad de verificación
de la lectura (proofreading). Mediante esta actividad, la polimerasa reconoce errores ocasionales en la reacción de síntesis,
debido a la falta de apareamiente entre el nucleótido erróneo y el molde, lo que genera un desacoplamiento (mismatch). Si
se detecta un desacoplamiento, se activa una actividadexonucleasa en dirección 3′ --> 5′ y la base incorrecta se
elimina.103 En la mayoría de los organismos las ADN polimerasas funcionan en un gran complejo denominado replisoma,
que contiene múltiples unidades accesorias, como helicasas.104
 Las ADN polimerasas dependientes de ARN son una clase especializada de polimerasas que copian la secuencia de una
hebra de ARN en ADN. Incluyen la transcriptasa inversa, que es una enzima viral implicada en la infección de células
por retrovirus, y la telomerasa, que es necesaria para la replicación de los telómeros. 105 43 La telomerasa es una polimerasa
inusual, porque contiene su propio molde de ARN como parte de su estructura.44
 La transcripción se lleva a cabo por una ARN polimerasa dependiente de ADN que copia la secuencia de una de las
hebras de ADN en ARN. Para empezar a transcribir un gen, la ARN polimerasa se une a una secuencia del ADN
denominada promotor, y separa las hebras del ADN. Entonces copia la secuencia del gen en un transcrito de ARN
mensajero hasta que alcanza una región de ADN denomimada terminador, donde se detiene y se separa del ADN. Como
ocurre con las ADN polimerasas dependientes de ADN en humanos, la ARN polimerasa II (la enzima que transcribe la
mayoría de los genes del genoma humano) funciona como un gran complejo multiproteico que contiene múltiples
subunidades reguladoras y accesorias.106
[editar]Recombinación genética

25. Estructura de un intermedio en unión de Holliday en la recombinación genética. Las cuatro hebras de ADN separadas están coloreadas en
rojo, azul, verde y amarillo.107
Artículo principal: Recombinación genética.
La recombinación implica la rotura y reunión de dos cromosomas homólogos (M y F) para producir dos cromosomas nuevos reorganizados (C1 y C2).
Una hélice de ADN normalmente no interacciona con otros segmentos de ADN, y en las células humanas los diferentes
cromosomas incluso ocupan áreas separadas en el núcleo celulardenominadas “territorios cromosómicos”. 108 La separación
física de los diferentes cromosomas es importante para que el ADN mantenga su capacidad de funcionar como un almacén
estable de información. Uno de los pocos momentos en los que los cromosomas interaccionan es durante
elsobrecruzamiento cromosómico (chromosomal crossover), durante el cual se recombinan. El sobrecruzamiento
cromosómico ocurre cuando dos hélices de ADN se rompen, se intercambian y se unen de nuevo.
La recombinación permite a los cromosomas intercambiar información genética y produce nuevas combinaciones de genes,
lo que aumenta la eficiencia de la selección natural y puede ser importante en la evolución rápida de nuevas
proteínas.109 Durante la profase I de la meiosis, una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente apareados
formando estructuras llamadas bivalentes, se produce el fenómeno de sobrecruzamiento o entrecruzamiento (crossing-
over), en el cual las cromátidas homólogas no hermanas (procedentes del padre y de la madre) intercambian material
genético. La recombinación genética resultante hace aumentar en gran medida la variación genética entre la descendencia
de progenitores que se reproducen por vía sexual. La recombinación genética también puede estar implicada en
la reparación del ADN, en particular en la respuesta celular a las roturas de doble hebra (double-strand breaks).110
La forma más frecuente de sobrecruzamiento cromosómico es la recombinación homóloga, en la que los dos cromosomas
implicados comparten secuencias muy similares. La recombinación no-homóloga puede ser dañina para las células, ya que
puede producir translocaciones cromosómicas y anomalías genéticas. La reacción de recombinación está catalizada por
enzimas conocidas como recombinasas, tales comoRAD51.111 El primer paso en el proceso de recombinación es una rotura

26. de doble hebra, causada bien por una endonucleasa o por daño en el ADN.112 Posteriormente, una serie de pasos
catalizados en parte por la recombinasa, conducen a la unión de las dos hélices formando al menos una unión de Holliday,
en la que un segmento de una hebra simple es anillado con la hebra complementaria en la otra hélice. La unión de Holliday
es una estructura de unión tetrahédrica que puede moverse a lo largo del par de cromosomas, intercambiando una hebra
por otra. La reacción de recombinación se detiene por el corte de la unión y la reunión de los segmentos de ADN
liberados.113
[editar] Evolución del metabolismo de ADN
Véase también: Hipótesis del mundo de ARN.
El ADN contiene la información genética que permite a la mayoría de los organismos vivientes funcionar, crecer y
reproducirse. Sin embargo, no está claro durante cuánto tiempo ha ejercido esta función en los ~3000 millones de años de
la historia de la vida, ya que se ha propuesto que las formas de vida más tempranas podrían haber utilizado ARN como
material genético.114 115 El ARN podría haber funcionado como la parte central de un metabolismo primigenio, ya que puede
transmitir información genética y simultáneamente actuar como catalizador formando parte de las ribozimas.116 Este
antiguo Mundo de ARN donde los ácidos nucleicos funcionarían como catalizadores y como almacenes de información
genética podría haber influido en la evolución delcódigo genético actual, basado en cuatro nucleótidos. Esto se debería a
que el número de bases únicas en un organismo es un compromiso entre un número pequeño de bases (lo que aumentaría
la precisión de la replicación) y un número grande de bases (que a su vez aumentaría la eficiencia catalítica de las
ribozimas).117
Desafortunadamente, no se cuenta con evidencia directa de los sistemas genéticos ancestrales porque la recuperación del
ADN a partir de la mayor parte de los fósiles es imposible. Esto se debe a que el ADN es capaz de sobrevivir en el medio
ambiente durante menos de un millón de años, y luego empieza a degradarse lentamente en fragmentos de menor tamaño
en solución.118Algunas investigaciones pretenden que se ha obtenido ADN más antiguo, por ejemplo un informe sobre el
aislamiento de una bacteria viable a partir de un cristal salino de 250 millones de años de antigüedad, 119 pero estos datos
son controvertidos.120 121
Sin embargo, pueden utilizarse herramientas de evolución molecular para inferir los genomas de organismos ancestrales a
partir de organismos contemporáneos.122 123 En muchos casos, estas inferencias son suficientemente fiables, de manera
que una biomolécula codificada en un genoma ancestral puede resucitarse en el laboratorio para ser estudiada
hoy.124 125 Una vez que la biomolécula ancestral se ha resucitado, sus propiedades pueden ofrecer inferencias sobre
ambientes y estilos de vida primigenios. Este proceso se relaciona con el campo emergente de lapaleogenética
experimental.126
A pesar de todo, el proceso de trabajo hacia atrás desde el presente tiene limitaciones inherentes, razón por la cual otros
investigadores tratan de elucidar el mecanismo evolutivo trabajando desde el origen de la Tierra en adelante. Dada
suficiente información sobre la química en el cosmos, la manera en la que las sustancias cósmicas podrían haberse
depositado en la Tierra, y las transformaciones que podrían haber tenido lugar en la superficie terrestre primigenia, tal vez
podríamos ser capaces de aprender sobre los orígenes para desarrollar modelos de evolución ulterior de la información
genética127 (véase también el artículo sobre el origen de la vida).
[editar] Técnicas comunes
El conocimiento de la estructura del ADN ha permitido el desarrollo de multitud de herramientas tecnológicas que explotan
sus propiedades fisicoquímicas para analizar su implicación en problemas concretos: por ejemplo, desde análisis
filogeńeticos para detectar similitudes entre diferentes taxones, a la caracterización de la variabilidad individual de un
paciente en su respuesta a un determinado fármaco, pasando por un enfoque global, a nivel genómico, de cualquier
característica específica en un grupo de individuos de interés. 128
Podemos clasificar las metodologías de análisis del ADN en aquellas que buscan su multiplicación, ya in vivo, como
la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), ya in vitro, como laclonación, y aquellas que explotan las propiedades
específicas de elementos concretos, o de genomas adecuadamente clonados. Es el caso de la secuenciación de ADN y de
la hibridación con sondas específicas ("southern blot" y chips de ADN).
[editar] Tecnología del ADN recombinante
Artículo principal: ADN recombinante.

27. La tecnología del ADN recombinante, piedra angular de la ingeniería genética, permite propagar grandes cantidades de un
fragmento de ADN de interés, el cual se dice que ha sido clonado. Para ello, debe introducirse dicho fragmento en otro
elemento de ADN, generalmente un plásmido, que posee en su secuencia los elementos necesarios para que la maquinaria
celular de un hospedador, normalmente Escherichia coli, lo replique. De este modo, una vez transformada la cepa
bacteriana, el fragmento de ADN clonado se reproduce cada vez que aquella se divide. 129
Para clonar la secuencia de ADN de interés, se emplean enzimas como herramientas de corte y empalme del fragmento y
del vector (el plásmido). Dichas enzimas corresponden a dos grupos: en primer lugar, las enzimas de restricción, que
poseen la capacidad de reconocer y cortar secuencias específicas; en segundo lugar, la ADN ligasa, que establece
un enlace covalente entre extremos de ADN compatibles128 (ver sección Nucleasas y ligasas).
[editar] Secuenciación
Artículo principal: Secuenciación de ADN.
La secuenciación del ADN consiste en dilucidar el orden de los nucleótidos de un polímero de ADN de cualquier longitud, si
bien suele dirigirse hacia la determinación de genomas completos, debido a que las técnicas actuales permiten realizar esta
secuenciación a gran velocidad, lo cual ha sido de gran importancia para proyectos de secuenciación a gran escala como
el Proyecto Genoma Humano. Otros proyectos relacionados, en ocasiones fruto de la colaboración de científicos a escala
mundial, han establecido la secuencia completa del ADN de muchos genomas deanimales, plantas y microorganismos.
El método de secuenciación de Sanger ha sido el más empleado durante el siglo XX. Se basa en la síntesis de ADN en
presencia de didesoxinucleósidos, compuestos que, a diferencia de los desoxinucleósidos normales (dNTPs), carecen de
un grupo hidroxilo en su extremo 3'. Aunque los didesoxinucleótidos trifosfatados (ddNTPs) pueden incorporarse a la
cadena en síntesis, la carencia de un extremo 3'-OH imposibilita la generación de un nuevo enlace fosfodiéster con el
nucleósido siguiente; por tanto, provocan la terminación de la síntesis. Por esta razón, el método de secuenciación también
se denomina «de terminación de cadena». La reacción se realiza usualmente preparando un tubo con el ADN molde, la
polimerasa, un cebador, dNTPs convencionales y una pequeña cantidad de ddNTPs marcados fluorescentemente en su
base nitrogenada. De este modo, el ddTTP puede ir marcado en azul, el ddATP en rojo, etc. Durante la polimerización, se
van truncando las cadenas crecientes, al azar, en distintas posiciones. Por tanto, se produce una serie de productos de
distinto tamaño, coincidiendo la posición de la terminación debido a la incorporación del ddNTP correspondiente. Una vez
terminada la reacción, es posible correr la mezcla en una electroforesis capilar (que resuelve todos los fragmentos según su
longitud) en la cual se lee la fluorescencia para cada posición del polímero. En nuestro ejemplo, la lectura azul-rojo-azul-
azul se traduciría como TATT.130 131
[editar] Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Artículo principal: Reacción en cadena de la polimerasa.
La reacción en cadena de la polimerasa, habitualmente conocida como PCR por sus siglas en inglés, es una técnica
de biología molecular descrita en 1986 por Kary Mullis,132 cuyo objetivo es obtener un gran número de copias de un
fragmento de ADN dado, partiendo de una escasa cantidad de aquél. Para ello, se emplea una ADN
polimerasa termoestable que, en presencia de una mezcla de los cuatro desoxinucleótidos, un tampón de la fuerza iónica
adecuada y los cationes precisos para la actividad de la enzima, dos oligonucleótidos (denominados cebadores)
complementarios a parte de la secuencia (situados a distancia suficiente y en sentido antiparalelo) y bajo unas condiciones
de temperatura adecuadas, moduladas por un aparato denominadotermociclador, genera exponencialmente nuevos
fragmentos de ADN semejantes al original y acotados por los dos cebadores. 129
La PCR puede efectuarse como una técnica de punto final, esto es, como una herramienta de generación del ADN
deseado, o como un método continuo, en el que se evalúe dicha polimerización a tiempo real. Esta última variante es
común en la PCR cuantitativa.128
[editar]Southern blot
Artículo principal: Southern blot.
El método de «hibridación Southern» o «Southern blot» (el nombre original en el idioma inglés) permite la detección de una
secuencia de ADN en una muestra compleja o no del ácido nucleico. Para ello, combina una separación
mediante masa y carga (efectuada mediante una electroforesis en gel) con una hibridación con una sonda de ácido nucleico
marcada de algún modo (ya sea con radiactividad o con un compuesto químico) que, tras varias reacciones, dé lugar a la
aparición de una señal de color o fluorescencia. Dicha hibridación se realiza tras la transferencia del ADN separado

28. mediante la electroforesis a una membrana de filtro. Una técnica semejante, pero en la cual no se produce la mencionada
separación electroforética se denomina dot blot.
El método recibe su nombre en honor a su inventor, el biólogo inglés Edwin Southern.133 Por analogía al método Southern,
se han desarrollado técnicas semejantes que permiten la detección de secuencias dadas de ARN (método Northern, que
emplea sondas de ARN o ADN marcadas)134 o de proteínas específicas (técnica Western, basada en el uso
de anticuerpos).135
[editar]Chips de ADN
Artículo principal: Chip de ADN.
Microarray con 37.500 oligonucleótidos específicos. Arriba a la izquierda se puede apreciar una región ampliada del chip.
Los chips de ADN son colecciones de oligonucleótidos de ADN complementario dispuestos en hileras fijadas sobre un
soporte, frecuentemente de cristal. Se utilizan para el estudio de mutaciones de genes conocidos o para monitorizar la
expresión génica de una preparación de ARN.
[editar]Aplicaciones
Ingeniería genética
Véanse también: Ingeniería genética y biología molecular.
La investigación sobre el ADN tiene un impacto significativo, especialmente en el ámbito de la medicina, pero también en
agricultura y ganadería (donde los objetivos son los mismos que con las técnicas tradicionales que el hombre lleva
utilizando desde hace milenios - la domesticación, la selección y los cruces dirigidos - para obtener variedades de animales
y plantas más productivos). La moderna biología y bioquímica hacen uso intensivo de la tecnología del ADN recombinante,
introduciendo genes de interés en organismos, con el objetivo de expresar una proteína recombinante concreta, que puede
ser:
 aislada para su uso posterior: por ejemplo, se pueden transformar microorganismos para convertirlos en auténticas fábricas
que producen grandes cantidades de sustancias útiles, comoinsulina o vacunas, que posteriormente se aíslan y se utilizan
terapéuticamente.136 137 138
 necesaria para reemplazar la expresión de un gen endógeno dañado que ha dado lugar a una patología, lo que permitiría el
restablecimiento de la actividad de la proteína perdida y eventualmente la recuperación del estado fisiológico normal, no
patológico. Este es el objetivo de la terapia génica, uno de los campos en los que se está trabajando activamente en
medicina, analizando ventajas e inconvenientes de diferentes sistemas de administración del gen (virales y no virales) y los
mecanismos de selección del punto de integración de los elementos genéticos (distintos para los virus y los transposones)
en el genoma diana.139 En este caso, antes de plantearse la posibilidad de realizar una terapia génica en una determinada
patología, es fundamental comprender el impacto del gen de interés en el desarrollo de dicha patología, para lo cual es
necesario el desarrollo de un modelo animal, eliminando o modificando dicho gen en un animal de laboratorio, mediante la

29. técnica „‟knockout‟‟.140 Sólo en el caso de que los resultados en el modelo animal sean satisfactorios se procedería a
analizar la posibilidad de restablecer el gen dañado mediante terapia génica.
 utilizada para enriquecer un alimento: por ejemplo, la composición de la leche (una importante fuente de proteínas para el
consumo humano y animal) puede modificarse mediante transgénesis, añadiendo genes exógenos y desactivando genes
endógenos para mejorar su valor nutricional, reducir infecciones en las glándulas mamarias, proporcionar a los
consumidores proteínas antipatógenas y preparar proteínas recombinantes para su uso farmacéutico. 141 142
 útil para mejorar la resistencia del organismo transformado: por ejemplo en plantas se pueden introducir genes que
confieren resistencia a patógenos (virus, insectos, hongos…), así como a agentes estresantes abióticos (salinidad,
sequedad, metales pesados…).143 144 145
[editar]Medicina forense
Véase también: Huella genética.
Los médicos forenses pueden utilizar el ADN presente en la sangre, el semen, la piel, la saliva o el pelo en la escena de un
crimen para identificar al responsable. Esta técnica se denominahuella genética, o también "perfil de ADN". Al realizar la
huella genética, se compara la longitud de secciones altamente variables de ADN repetitivo, como los microsatélites, entre
personas diferentes. Este método es frecuentemente muy fiable para identificar a un criminal.146 Sin embargo, la
identificación puede complicarse si la escena está contaminada con ADN de personas diferentes. 147 La técnica de la huella
genética fue desarrollada en 1984 por el genetista británico Sir Alec Jeffreys,148 y fue utilizada por primera vez en medicina
forense para condenar a Colin Pitchfork por los asesinatos de Narborough en 1983 y de Enderby en 1986.149 Se puede
requerir a las personas acusadas de ciertos tipos de crímenes que proporcionen una muestra de ADN para introducirlos en
una base de datos. Esto ha facilitado la labor de los investigadores en la resolución de casos antiguos, donde sólo se
obtuvo una muestra de ADN de la escena del crimen, en algunos casos permitiendo exonerar a un convicto. La huella
genética también puede utilizarse para identificar víctimas de accidentes en masa, 150 o para realizar pruebas de
consanguinidad.151
[editar]Bioinformática
Véase también: Bioinformática.
La bioinformática implica la manipulación, búsqueda y extracción de información de los datos de la secuencia del ADN. El
desarrollo de las técnicas para almacenar y buscar secuencias de ADN ha generado avances en el desarrollo
de software de los ordenadores, para muchas aplicaciones, especialmente algoritmos de búsqueda de frases, aprendizaje
automático y teorías debases de datos.152 La búsqueda de frases o algoritmos de coincidencias, que buscan la ocurrencia
de una secuencia de letras dentro de una secuencia de letras mayor, se desarrolló para buscar secuencias específicas de
nucleótidos.153 En otras aplicaciones como editores de textos, incluso algoritmos simples pueden funcionar, pero las
secuencias de ADN pueden generar que estos algoritmos presenten un comportamiento de casi-el-peor-caso, debido al
bajo número de caracteres. El problema relacionado del alineamiento de secuencias persigue identificar
secuencias homólogas y localizar mutaciones específicas que las diferencian. Estas técnicas, fundamentalmente
el alineamiento múltiple de secuencias, se utilizan al estudiar las relacionesfilogenéticas y la función de las proteínas.154 Las
colecciones de datos que representan secuencias de ADN del tamaño de un genoma, tales como las producidas por
el Proyecto Genoma Humano, son difíciles de usar sin anotaciones, que marcan la localización de los genes y los
elementos reguladores en cada cromosoma. Las regiones de ADN que tienen patrones asociados con genes que codifican
proteínas – o ARN – pueden identificarse por algoritmos de localización de genes, lo que permite a los investigadores
predecir la presencia de productos génicosespecíficos en un organismo incluso antes de que haya sido aislado
experimentalmente.155

30. [editar]Nanotecnología de ADN
La estructura de ADN de la izquierda (mostrada de forma esquemática) se auto-ensambla en la estructura visualizada por microscopía de fuerza
atómica a la derecha. La nanotecnología de ADN es el campo que busca diseñar estructuras a nanoescala utilizando las propiedades de reconocimiento
molecular de las moléculas de ADN. Imagen de Strong, 2004. Plantilla:Doi-inline
Véase también: Nanotecnología.
La nanotecnología de ADN utiliza las propiedades únicas de reconocimiento molecular del ADN y otros ácidos nucleicos
para crear complejos ramificados auto-ensamblados con propiedades útiles. En este caso, el ADN se utiliza como un
material estructural, más que como un portador de información biológica.156 Esto ha conducido a la creación de láminas
periódicas de dos dimensiones (ambas basadas en azulejos, así como usando el método de ADN origami157 ), además de
estructuras en tres dimensiones con forma de poliedros.
[editar]Historia y antropología
Véanse también: Filogenia y Genealogía molecular.
A lo largo del tiempo, el ADN almacena mutaciones que se heredan y, por tanto, contiene información histórica, de manera
que comparando secuencias de ADN, los genetistas pueden inferir la historia evolutiva de los organismos, sufilogenia.158 La
investigación filogenética es una herramienta fundamental en biología evolutiva. Si se comparan las secuencias de ADN
dentro de una especie, los genetistas de poblaciones pueden conocer la historia de poblaciones particulares. Esto se puede
utilizar en una amplia variedad de estudios, desde ecología hasta antropología, como ilustra el análisis de ADN llevado a
cabo para identificar las Diez Tribus Perdidas de Israel. 159 160 Por otro lado, el ADN también se utiliza para estudiar
relaciones familiares recientes.