¿Qué hace que el ADN sea helicoidal?

La forma de hélice de la molécula de ADN es una consecuencia de su estructura secundaria. Esto se refiere a las bases contenidas en la molécula que se aparean, determinando así la estructura terciaria [1].

El emparejamiento de bases también ocurre en el ARN, por lo que puede formar una doble hélice. De hecho, el ARN se compone de hélices cortas empaquetadas [2]. Los pares de bases mantienen la estructura helicoidal del ADN sin importar la secuencia de nucleótidos [3].

Una hebra de ácido nucleico se compone de nucleótidos unidos por enlaces covalentes entre el azúcar de un nucleótido y el fosfato del siguiente. La adenina se empareja con la timina y la citosina con la guanina mediante enlaces de hidrógeno y forman la estructura de doble cadena [3]. Debido a que los enlaces covalentes son más fuertes que los enlaces de hidrógeno, la estructura de doble hélice del ADN se rompe fácilmente con el calor [4], pero los nucleótidos permanecen unidos.

Aquí está la molécula de ARNt (puedes ver que tiene hélices cortas):

" TRNA-Phe levadura 1ehz " por Yikrazuul - Trabajo propio. Con licencia CC BY-SA 3.0 a través de Wikimedia Commons .

Aquí está la estructura del ADN:

_{(fuente: wikimedia.org )}

" Animación ADN " por brian0918™ - Trabajo propio. Con licencia de dominio público a través de Wikimedia Commons .

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Referencias:

1. Colaboradores de Wikipedia, "Nucleic acid double helix", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleic_acid_double_helix&oldid=609435163 (consultado el 26 de junio de 2014).

2. Colaboradores de Wikipedia, "RNA", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=RNA&oldid=612056511 (consultado el 26 de junio de 2014).

3. Colaboradores de Wikipedia, "DNA", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA&oldid=611891356 (consultado el 26 de junio de 2014).

4. Colaboradores de Wikipedia, "Termodinámica del ácido nucleico", Wikipedia, la enciclopedia libre, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleic_acid_thermodynamics&oldid=606379256 (consultado el 26 de junio de 2014).

El ARN (de cadena simple o doble) en realidad puede formar una hélice en ausencia de ciertas estructuras 3D complejas. La hélice de ARN es típicamente de forma A, a diferencia de la forma B del ADN típico. La hélice de forma A es diestra como la forma B, pero es más compacta (2,6 Å de elevación frente a 3,4 Å) y más ancha (26 Å de diámetro frente a 20 Å). Las diferentes hélices surgen del 2'-OH presente en el ARN que impide estéricamente la formación de una hélice en forma de B (al constreñir la ribosa a C-3' endo fruncido).

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[De Wikipedia. Hélices de ADN de doble cadena. La forma A está a la izquierda, la forma B en el medio y la forma Z a la derecha. Hay otras formas que no se ilustran aquí.]

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[De Wikipedia. Un bucle en horquilla (el resultado del apareamiento de bases intracatenario en una sola molécula de ARN) que ha adoptado una hélice en forma de A.]

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[Solo enfatizando que un ácido nucleico de una sola hebra, incluso sin estructura secundaria, también forma hélices.]

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Las hélices de ADN y ARN se forman en solución acuosa debido a la naturaleza hidrófoba y aromática (que también implica planar) de las propias bases. Al formar una hélice, las bases dentro de una hebra se acercan, lo que es termodinámicamente más favorable debido a las interacciones de apilamiento entre los sistemas de anillos conjugados, así como a la exclusión de agua de sus superficies hidrofóbicas (lo que aumenta la entropía).