Ejercicio resuelto de Estructura · Biología · 2020

Watson y Crick describieron la estructura tridimensional del ADN (Nature, 1953), publicando que la complementariedad de las bases nitrogenadas sugería que la replicación seguía un modelo semiconservativo. [1,5 puntos]

a) ¿Qué significa que la replicación del ADN es semiconservativa?

b) ¿Qué quiere decir que "las bases del ADN son complementarias"? Si un ADN bicatenario tiene un 24 % de Citosina del total de bases nitrogenadas, justifique cuáles serán los porcentajes de las otras bases.

c) Describa el tipo de enlaces que mantiene unidas las bases complementarias.

$\textbf{a) ¿Qué significa que la replicación del ADN es semiconservativa?}$

Significa que, al replicarse, la doble hélice se abre y cada una de sus dos hebras sirve de molde para sintetizar la complementaria. De este modo, cada una de las dos moléculas hijas está formada por una hebra procedente del ADN original y otra de nueva síntesis: ninguna es enteramente antigua ni enteramente nueva.

Watson y Crick lo propusieron como consecuencia lógica de la complementariedad de las bases, y Meselson y Stahl lo demostraron experimentalmente en 1958 cultivando bacterias en un medio con nitrógeno pesado y siguiendo después la densidad de su ADN a lo largo de sucesivas generaciones.

$\textbf{b) ¿Qué quiere decir que "las bases del ADN son complementarias"? Si un ADN bicatenario tiene un 24 \% de Citosina del total de bases nitrogenadas, justifique cuáles serán los porcentajes de las otras bases.}$

Quiere decir que cada base de una hebra solo puede aparearse con una base determinada de la otra: la adenina se une siempre a la timina mediante dos puentes de hidrógeno y la guanina a la citosina mediante tres. Por eso, conocida la secuencia de una hebra queda determinada la de la otra, y por eso en toda molécula bicatenaria se cumple que $\text{A} = \text{T}$ y $\text{G} = \text{C}$.

Si la citosina supone el 24 \%, la guanina supondrá también el 24 \%, de modo que entre las dos ocupan el 48 \%. El 52 \% restante se reparte a partes iguales entre adenina y timina:

$\text{A} = \text{T} = \dfrac{100 - (24 + 24)}{2} = \dfrac{52}{2} = 26\ \%$

Es decir, 24 \% de citosina, 24 \% de guanina, 26 \% de adenina y 26 \% de timina.

$\textbf{c) Describa el tipo de enlaces que mantiene unidas las bases complementarias.}$

Son puentes de hidrógeno, enlaces débiles que se establecen entre un átomo de hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo y el par de electrones no compartido de otro átomo electronegativo, en este caso el nitrógeno y el oxígeno de las bases.

Se forman dos entre la adenina y la timina y tres entre la guanina y la citosina, de ahí que los tramos ricos en G-C sean más difíciles de separar. Cada puente es individualmente débil, lo que permite que las hebras se abran con facilidad para replicarse o transcribirse; pero al repetirse a lo largo de millones de pares de bases, su efecto conjunto mantiene la doble hélice perfectamente estable.