LAS MATEMÁTICAS DEL ADN.

LA CONCURRENCIA DE BIOLOGÍA Y MATEMÁTICAS HA PERMITIDO GRANDES AVANCES.

DE LA NUCLEÍNA AL LABORATORIO CAVENDISH de Cambridge.

El 25 de Abril de 1953 la revista Nature publicó un artículo titulado “Molecular structure of nucleic acids, el descubrimiento del ADN, uno de los hallazgos más impactantes del siglo XX, considerado el principio de la biología molecular.
Hace 50 años, un grupo de científicos propuso un modelo para el código de la vida, la molécula del ADN (ácido desoxirribonucleico). Esta molécula contiene la información y las instrucciones, en un lenguaje químico, para crear a todos y cada uno de los seres que han habitado, habitan y habitarán en este planeta.
La polémica acerca de la naturaleza del material genético de la célula: ¿proteínas ó ácidos nucleicos? Durante éste dilatado período de tiempo cabe citar varios hitos en el largo camino de la investigación proclive a los ácidos nucleicos. El primero viene de la mano de Frederick Griffith y sus experimentos con neumococos, que determinaron la existencia de un factor capaz de transformar las formas inocuas de los neumococos en formas virulentas. Este factor fue finalmente identificado por Avery, Macleod y McCarty en 1944: se trataba del ADN. Este descubrimiento, de extraordinaria relevancia científica, daría lugar a que diversos grupos de investigación, entre los que destacó el denominado "grupo del fago", retomaran con fuerza el proceso que concluiría con el establecimiento de la estructura de la molécula del ADN.

El descubrimiento de la estructura fue logrado por cuatro científicos: Maurice Wilkins, James Watson y Francis Crick, y por Rosalind Franklin. Propusieron un modelo que describía la estructura molecular del ADN en la conocida forma de doble hélice, y además, la manera de obtener copias exactas de sí misma. Describen a molécula de ADN como una pareja de hebras que se entrelazan helicoidalmente en torno a un eje común.

La observación de que las bases están presentes en diferentes cantidades en el ADN de diferentes especies llevó al concepto de que la secuencia de bases es la forma en la cual la información genética es transportada.

Existen 3 evidencias que llevaron a Watson y Crick (en 1953) a la construcción del modelo de la doble hélice del ADN:

1.- La difracción de rayos X muestra que el ADN tiene una forma de hélice regular, teniendo una vuelta casa 34 Å (3.4 nm) con un diámetro de aproximadamente 20 Å (2 nm). De acuerdo a lo anterior, debe tener 10 nucleótidos por vuelta.

2.- La densidad del ADN sugiere que la hélice debe contener cadenas de polinucleótidos. El diámetro constante de la hélice puede ser explicado si las bases de cada cara de la cadena están hacia adentro y están restringidas de tal manera que las purinas están siempre opuestas a las pirimidinas, evitando así los pares purina-purina o pirimidina-pirimidina.

3.- La proporción de G es siempre la misma que la de C en el ADN y las proporciones de A son siempre las mismas que las de T. De tal forma que la composición de cualquier ADN puede ser descrita por la proporción de sus bases C+G la cual varia entre 26 y 74 % dependiendo de la especie.

Watson y Crick propusieron que las dos cadenas de polinucléotidos en la doble hélice están asociadas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas:

La siguiente figura muestra que usualmente, G solo puede hacer puentes de hidrógeno con G, por el contrario, A solo puede unirse con T. Estas reacciones se describen como pares de bases y las bases apareadas (G con C y A con T) son complementarias.

Sabias que…

* Si todo el ADN del cuerpo humano fuera puesto en fila haría 600 veces el trayecto entre la tierra y el sol.

* El ADN es el archivo en el que están almacenadas las instrucciones que necesita un ser para nacer y reproducirse.

*El ADN es una doble cadena. Cada cadena es una hilera de cuatro bases o letras (G: Guanina, A: Adenina, T: Tinina y C: Citosina).

*Las cuatro letras del ADN llevan las instrucciones para hacer todos los organismos. Cada bloque de letras corresponde a un aminoácido.

* La mayor parte del ADN (más de un 95%) en el Genoma Humano no tiene función conocida y se considera ADN basura.
*Entre una persona y otra el ADN difiere sólo en un 0,2%.