Giro en la doble hélice del ADN

En primer lugar, su descripción es precisa. La única crítica pedante que haría es que el término técnico para los nucleótidos en el ADN es desoxirribonucleótido .

En segundo lugar, no quiero decir que nunca se produzca ADN no helicoidal, ya que la estructura de cualquier macromolécula es dinámica, pero estoy evitando específicamente las excepciones a la regla para evitar confundir el problema.

La estructura helicoidal del ADN es una forma de baja energía que hace que su formación sea termodinámicamente favorable. Los enlaces químicos en el ADN (y en cada molécula) tienen flexibilidad conformacional, lo que significa que la molécula en su conjunto puede adoptar diferentes estructuras . Si imagina dos hebras de ADN unidas por enlaces de hidrógeno pero en una forma recta no helicoidal, simplemente puede torcer las hebras alrededor de su eje central para formar una estructura helicoidal. Esta torsión está permitida debido a la flexibilidad conformacional de los enlaces químicos. La estructura helicoidal es más estable que la forma "recta" (debido a las interacciones de apilamiento de bases ), por lo que se forma espontáneamente. Luché en vano para encontrar una buena animación de esto, pero me quedé corto. Puedes hojear este videopara ver un ejemplo de lo que estoy hablando. Es sutil, pero es posible que pueda ver, o conceptualizar, que a medida que las dos hebras se enroscan entre sí, las bases adyacentes de una hebra se acercan. Esto permite estabilizar las interacciones entre las bases adyacentes, lo que favorece la formación espontánea de hélices (hablo brevemente de esto al final de otra respuesta ).

En cuanto a la frecuencia con la que se producen los "peldaños", esto depende de la geometría de hélice específica . En el ADN en forma B, la geometría que se cree que ocurre predominantemente in vivo , la hélice completa una vuelta completa aproximadamente cada 10,5 bases y el espacio entre las bases adyacentes es de ~3,4 Å, como se muestra a continuación:

Un punto clave para alguien que llega a la biología estructural de otro discípulo es comprender la termodinámica básica que subyace al concepto de estructura 'estable'. Esto se describe en un capítulo introductorio de Berg et al. en línea. Aunque es estrictamente necesario considerar la entropía del sistema total, en muchos casos el factor más importante es la Energía Libre (Gibbs) de una estructura. Si se comparan dos (o más) estructuras, la termodinámicamente más estable es la que tiene la energía libre más baja.

Los factores que contribuyen a un estado de baja energía libre en una estructura ("estabilizarla") son la presencia de enlaces químicos y la falta de repulsión estérica o electrostática. La estructura de doble hélice se estabiliza mediante enlaces de hidrógeno entre las bases de las hebras opuestas y las interacciones de apilamiento entre los anillos aromáticos uno encima y otro debajo del otro en la hélice. Esto lo menciona @canadiener, aunque la perspectiva de su diagrama no es óptima para mostrar el apilamiento. El cuadro (a) de mi diagrama a continuación muestra la hélice de ADN desde 'arriba' con las bases de purina rojas, las bases de pirimidina azules y el esqueleto de azúcar-fosfato blanco. (El cuadro (b) muestra los enlaces de hidrógeno como líneas discontinuas entre las bases, aunque la mitad azul no se ve bien.)

La razón del 'giro' que es la base de la hélice en el ADN es simplemente que es parte de la estructura que permite el enlace de hidrógeno más fuerte y el apilamiento de bases con la cantidad más baja de repulsión estérica o electrostática. Esta será la estructura con la energía libre más baja.

[Véase también la descripción de la doble hélice en Berg et al. , que incluye un diagrama de apilamiento de bases. Recomendaría mucho consultar los textos de bioquímica y biología molecular en línea en NCBI Bookshelf para obtener material estándar en lugar de Wikipedia. La erudición, el arbitraje y la consistencia de estos últimos son generalmente mucho más altos.]