El ADN: estructura, replicación y diferencias con el ARN
El ADN guarda la información hereditaria en una doble hélice: dos hebras unidas por pares de bases, A con T y G con C. Al copiarse, cada hebra sirve de molde.
Qué es el ADN y dónde está
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que guarda las instrucciones para fabricar y hacer funcionar un ser vivo. En las células eucariotas está casi todo en el núcleo, enrollado sobre proteínas formando la cromatina, que se condensa en cromosomas cuando la célula se divide; también hay un poco en las mitocondrias y los cloroplastos. Un gen es un fragmento de ADN con la información para fabricar una molécula concreta, casi siempre una proteína.
El ADN es un polímero: una cadena muy larga de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido tiene un azúcar (la desoxirribosa), un grupo fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C). El orden de las bases a lo largo de la cadena es el mensaje.
La doble hélice
En 1953 James Watson y Francis Crick propusieron el modelo de la doble hélice, apoyándose en las imágenes de difracción de rayos X que habían obtenido Rosalind Franklin y Raymond Gosling. El ADN tiene dos hebras enrolladas una sobre otra como una escalera de caracol: los pasamanos son la secuencia de azúcar y fosfato, y los peldaños, las bases, que se unen de dos en dos por puentes de hidrógeno.
Las bases siempre se emparejan igual: la A con la T (con dos puentes de hidrógeno) y la G con la C (con tres). Por eso las dos hebras son complementarias: conociendo una, se deduce la otra. Además son antiparalelas: cada hebra tiene un extremo 5′ y otro 3′, y van en sentidos opuestos. Esto explica las reglas de Chargaff, que se conocían desde 1950: en cualquier ADN de doble hebra hay tanta adenina como timina y tanta guanina como citosina.
- Doble hélice
- Desoxirribosa (azúcar)
- Grupo fosfato
- Adenina (A)
- Timina (T)
- Guanina (G)
- Citosina (C)
- Puentes de hidrógeno entre las bases
- Hebra: esqueleto de azúcar y fosfato
- Extremo 5′ de la hebra izquierda
- Extremo 3′ de la hebra izquierda
- Extremo 3′ de la hebra derecha
- Extremo 5′ de la hebra derecha
La replicación es semiconservativa
Antes de dividirse, la célula copia su ADN. La doble hélice se abre como una cremallera y cada hebra sirve de molde para fabricar una nueva, colocando frente a cada base su complementaria; la enzima ADN polimerasa une los nucleótidos y solo puede alargar la hebra en sentido 5′ → 3′. Al final hay dos moléculas iguales, y cada una conserva una hebra antigua y otra nueva: por eso se dice que la replicación es semiconservativa.
Matthew Meselson y Franklin Stahl lo demostraron en 1958 con bacterias que habían crecido en nitrógeno pesado (¹⁵N) y que pasaron a un medio con nitrógeno ligero (¹⁴N): tras una generación todo el ADN tenía una densidad intermedia, y tras dos, la mitad era intermedio y la mitad, ligero, justo lo que predice el modelo semiconservativo.
ADN y ARN
El otro ácido nucleico, el ARN, se fabrica copiando trozos del ADN y es el que lleva la información a los ribosomas para fabricar proteínas. Sus diferencias se resumen en la tabla.
| ADN | ARN | |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, G y C | A, U, G y C |
| Hebras | Dos (doble hélice) | Una |
| Dónde está | Núcleo, mitocondrias y cloroplastos (en las bacterias, el nucleoide) | Núcleo y citoplasma |
| Función | Guarda la información | Lleva la copia del mensaje y participa en la síntesis de proteínas |
Apuntes para estudiar
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- Resumen: 1260 palabras, en 6 apartados, con las ideas clave.
- Esquema: estructura → replicación → del ADN a las proteínas.
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Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 1: Escribe la hebra complementaria de este fragmento de ADN: 5′-ATGCC GTAAT CG-3′.
- Frente a cada A va una T; frente a cada T, una A; frente a cada G, una C, y frente a cada C, una G.
- Las hebras son antiparalelas: la complementaria empieza por el extremo 3′.
- Las bases van en grupos de cinco solo para leerlas mejor: en un fragmento de ADN no hay codones.
Solución 3′-TACGG CATTA GC-5′
Ejemplo 2: El 22 % de las bases de un ADN de doble hebra son adenina. ¿Qué porcentaje hay de timina, guanina y citosina?
- A se empareja con T: hay tanta timina como adenina, 22 %.
- A y T suman 44 %; el resto, 56 %, son G y C a partes iguales.
Solución T 22 %, G 28 % y C 28 %.
Ejemplo 3: Una molécula de ADN con nitrógeno pesado (¹⁵N) se replica dos veces en un medio con nitrógeno ligero (¹⁴N). ¿Cuántas moléculas híbridas y cuántas ligeras se obtienen?
- Replicación semiconservativa: cada molécula hija conserva una hebra de la madre y fabrica la otra nueva, con el nitrógeno del medio.
- Primera replicación: 2 moléculas híbridas. Segunda: cada híbrida da una híbrida y una ligera; en total 4 moléculas.
Solución 2 híbridas y 2 ligeras.
Errores frecuentes
- Olvidar que las hebras son antiparalelas y escribir la complementaria con los extremos en el mismo orden.
- Emparejar A con U en el ADN: en el ADN la A va con la T; el uracilo es del ARN.
- Aplicar las reglas de Chargaff a una sola hebra: solo valen para el ADN de doble hebra.
- Confundir gen, cromosoma y ADN: un cromosoma es una molécula de ADN muy larga con muchos genes.
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En qué cursos se ve
- Biología y Geología de 4.º de ESO
- 2.º de Bachillerato
Los cursos de este tema son los de la secuencia de referencia del Ministerio (Orden EFP/754/2022 en la ESO y Real Decreto 243/2022 en Bachillerato). En 2.º de Bachillerato se estudia la replicación con sus enzimas (modelo procariota) y la estructura química de los ácidos nucleicos. Tu comunidad autónoma puede ordenarlo de otra forma: consulta la programación de tu centro.
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Ver competencias, criterios y saberes · Biología, Bachillerato, 2.º
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