1. Naturaleza del gen
y del genoma

2. Ácidos nucleicos

3. Los ácidos nucleicos son macromoléculas
construidas en forma de cadena larga (hebra) de
monómeros llamados nucleótidos. La función
principal de los ácidos nucleicos es almacenar y
transmitir información genética, pero también
pueden desempeñar funciones estructurales o
catalíticas.

5. Hay dos tipos de ácidos nucleicos en los
organismos vivos, ácido desoxirribonucleico
(DNA) y ácido ribonucleico (RNA).

8. En las células, la información almacenada en la
plantilla de DNA se emplea para dirigir las
actividades celulares durante la formación de
mensajes de RNA.

9. Estructura del DNA

11. La unidad básica para construir DNA era un
Nucleótido, constituido por un azúcar
desoxiribosa de cinco carbones al cual se fijaba
un fosfato esterificado en la posición 5' del anillo
de azúcar, y en el sitio 1‘ una base nitrogenada

12. Hay dos tipos de bases, las pirimidinas más
pequeñas y las purinas de mayor tamaño.
También se sabía que los nucleótidos se unen
entre sí mediante enlaces covalentes para formar
un polímero lineal, o cadena, con un eje central
compuesto por grupos alternos de azúcar y
fosfato unidos por enlaces 3',5'-fosfodiéster. Se
pensaba que las bases fijas a cada azúcar se
proyectan desde el esqueleto central como una
columna de entrepaños apilados.

15. Los nucleótidos poseen una estructura
polarizada: un borde denominado extremo 5'
donde se localiza el fosfato y otro borde llamado
extremo 3‘.

16. El análisis de composición de bases se efectuó
por hidrólisis de las bases fijas a los azúcares,
aislando las bases del hidrolizado mediante
cromatografía en papel y determinando la
cantidad de material en cada uno de los cuatro
puntos a los cuales se desplazaron las cuatro
bases.

17. La composición de bases permanecía constante
en dichas especies sin que el tejido empleado
como fuente de DNA hiciera diferencia alguna.
Dentro de esta gran variabilidad en las bases
que componen diferentes DNA se descubrió una
importante relación numérica. En una muestra
determinada de DNA, e! número de purinas
siempre es igual al número de pirimidinas. Más
específicamente, el número de adeninas siempre
igualó al número de tíminas, y el número de
guaninas siempre fue igual al de citosinas. En
otras palabras, Chargaff descubrió las siguientes
reglas en la composición de bases del DNA:
[A] = [T] [G] = [C] [A] + [T] * [G] + [C]

18. La propuesta de Watson
y Crick

19. Watson y Crick propusieron un modelo de la
estructura del DNA que incluye los siguientes
elementos:

20. La molécula se compone de dos cadenas de
nucleótidos. Esta proposición fue seguida casi de
inmediato por una propuesta errónea de Linus
Pauling, quien sugirió que el DNA se compone
de tres cadenas de nucleótidos.

21. Las dos cadenas se enrollan alrededor de un eje
central formando un par de hélices derechas. Las
hélices derechas avanzan girando en dirección
de las manecillas del reloj. La naturaleza
helicoidal del DNA fue revelada por un patrón de
puntos producido por difracción de rayos X.

22. El esqueleto -azúcar-fosfato-azúcar-fosfato- se
localiza en el exterior de la molécula con los dos
grupos de bases proyectándose hacia el centro.
En el modelo de Pauling, el esqueleto de cada
cadena se situó equivocadamente en el centro
de la molécula. Los grupos fosfato confieren a la
molécula carga negativa.

23. Las bases ocupan planos aproximadamente
perpendiculares al eje longitudinal de la molécula
y por lo tanto se colocan una sobre otra igual que
platos apilados. Las interacciones hidrófobas y
las fuerzas de van der Waals entre las bases
planares apiladas estabilizan toda la molécula
del DNA. Las vueltas helicoidales y los pares de
bases planares, en conjunto, confieren a la
molécula el aspecto de una escalera de caracol.

24. Las dos cadenas se conservan unidas mediante
puentes de hidrógeno entre las bases de una
cadena y sus correspondientes bases sobre la
otra cadena. Un puente de hidrógeno, por sí
solo, es débil y fácil de romper, lo que permite la
separación de las cadenas de DNA durante
ciertas actividades. Al mismo tiempo, la fuerza de
los puentes de hidrógeno es aditiva, de modo
que el gran número de ellos que mantiene las
cadenas juntas confiere estabilidad a la doble
hélice de la molécula.

25. La distancia del átomo de fósforo del esqueleto
al centro del eje es de 10 A (por lo tanto, la
anchura de la doble hélice es de 20 A).

26. La pirimidína de una cadena siempre coincide
con una purina de la otra cadena. Esta relación
genera una molécula de 20 A de ancho. Por lo
contrario, la asociación de dos purinas podría
extenderse más allá de la anchura especificada,
y la asociación de dos pirimidinas podría no ser
suficientemente ancha.

27. Los átomos de nitrógeno unidos al carbono 4 de
la citosina y al carbono 6 de la adenína muestran
predominantemente la configuración amino
(NH2) y no la forma imino (NH). De manera
similar, los átomos de oxígeno enlazados al
carbono 6 de la guanina y al carbono 4 de la
timina predominantemente muestran
configuración ceto (C=O) en vez de configuración
enol (C – OH)

28. Estas restricciones estructurales en la
configuracion de las bases sugieren que la única
purina estructuralmente capaz de enlazarse a
timina es adenina y que guanina es la única
purina capaz de enlazarse a citosina. Por lo
tanto, los únicos pares posibles fueron A-T y G-
C, que satisfacen perfectamente el análisis
previo de la composición de bases efectuado por
Chargaff. Los pares A-T se unen mediante dos
puentes de hidrógeno y los pares G-C mediante
tres puentes de hidrógeno.

29. Las dos cadenas que componen una doble
hélice corren en direcciones opuestas; o sea, son
antiparalelas. Por lo tanto, si una cadena se
encuentra alineada en la dirección 5'3'.

30. Al observar la molécula desde el exterior se nota
que en el espacio entre vueltas adyacentes de la
hélice se forman dos surcos de diferente
amplitud: un surco mayor más ancho y un surco
menor más estrecho, que rodean en espiral la
superficie externa de la doble hélice. Las
proteínas unidas al DNA casi siempre se alojan
en estos surcos.

31. La doble hélice efectúa una vuelta completa cada
10 residuos (3.4 nm), o 150 vueltas por cada
fragmento igual a un millón de veces el peso
molecular.

32. No hay restricción alguna sobre la secuencia de
bases de determinada cadena de la molécula.
Sin embargo, una vez especificada la secuencia
particular de una cadena automáticamente
queda determinada la secuencia de la otra
cadena.

33. Esta relación entre las dos cadenas de la doble
hélice se conoce como complementariedad. Por
ejemplo, A es complementaria de T, AGC es
complementaria de TCG, y una cadena completa
es complementaria de la otra.

36. Importancia de la
propusta de Watson-
Crick

37. Almacén de información genética. El DNA es la
"plantilla" molecular, un registro de instrucciones
precisas almacenadas que definen todas las
características hereditarias mostradas por un
organismo.

39. Autoduplicación y herencia. Puesto que el DNA
contiene toda la plantilla de un organismo, debe
contener la información para su propia
duplicación. La duplicación del DNA es el medio
para transmitir instrucciones genéticas de una
célula a sus células hijas o de un individuo a su
descendencia

41. Expresión del mensaje genético. Durante
muchos
años los biólogos sospecharon que los genes
individuales transportan información para
sintetizar proteínas específicas. Debía existir
algún mecanismo para utilizar la información
almacenada en un gen en la síntesis de
polipéptidos específicos.