Antes de la publicación de los experimentos de Hershey y Chase en 1952, la demostración que habían realizado Avery y sus colaboradores de que el factor de la transformación de las bacterias era el DNA estimuló la producción de una gran cantidad de investigaciones acerca de la naturaleza química del DNA. Alfred Mirsky estudió la cantidad de DNA en células de diversos tejidos de varios organismos. Descubrió que aunque la cantidad de DNA varía entre las especies es constante en cada núcleo de una especie determinada, sin importar de qué tejido provenga el núcleo. Los gametos son una excepción, ya que contienen la mitad de DNA del que contiene otras células del cuerpo.
Lo que resultó igualmente significativo fueron los resultados de los estudios realizados por Erwin Chargaff. Chargaff analizó la cantidad de DNA de los cuatro nucleótidos en diversas especies y descubrió una consistencia curiosa. Aunque las cantidades de cada una de las cuatro bases varían considerablemente de una especia a otra, el DNA contiene cantidades iguales de adenina y timina así como de citosina y guanina.
Resumen de la información recopilada hasta 1952:
- El DNA es la molécula de la herencia.
- Todas las células en el cuerpo, a excepción de los gametos, contienen la misma cantidad de DNA.
- La cantidad de citosina es la misma que la de guanina; la cantidad de timina es igual que la de adenina.
El DNA se compone de cuatro tipos de nucleótidos.
El DNA parecía ser una molécula muy simple, compuesta de sólo cuatro clases de subunidades, llamadas nucleótidos, unidas en una larga cadena. Cada nucleótidos está formado por tres partes: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos, desoxirribosa y una base nitrogenada.
Los bioquímicos le han asignado número a los átomos de nitrógeno y de carbono que conforman el esqueleto del azúcar y de la base (al azúcar le han puesto los números 1’, 2’, etc. para distinguirlos de los números de las bases.
Los cuatro nucleótidos diferentes del DNA tienen el mismo fosfato y azúcar, pero difieren en sus bases. Las bases son de dos tipos: pirimidinas, que son la timina, citosina, las cuales están formadas por un anillo único y las purinas de dos anillos, la adenina y la guanina.
En una cadena simple de DNA el grupo fosfato de un nucleótidos se une al azúcar del otro. Este arreglo forma una cadena larga que consta de un “esqueleto” de azúcares y fosfatos, con bases que se derivan del esqueleto.
El fosfato está unido al carbono 5’. Para formar una cadena simple de DNA, el fosfato de un nucleótido tiene una reacción de condensación con el grupo hidroxilo unido al carbono 3’ del siguiente nucleótido, lo que enlaza el fosfato y el azúcar. Este enlace orienta todos los nucleótidos de la cadena en la misma dirección. Observe también que la cadena de DNA tiene un azúcar “libre” en un extremo y un fosfato “libre” en el extremo opuesto.
Replicación del DNA: la clave de la constancia.
En un estilo científico clásico de dejar entrever algunas cosas, Watson y Crick incluyeron el segundo comentario en su artículo que describe la doble hélice “no se nos ha escapado observar que el apareamiento específico (de bases) que hemos postulado sugiere inmediatamente un posible mecanismo de copiado para el material genético”. En otras palabras, la regla del apareamiento de bases ofrece una hipótesis sencilla para la replicación del DNA de los cromosomas antes de la mitosis y la meiosis: la secuencia de bases en una cadena de doble hélice predice de manera precisa la secuencia de bases en la otra, en la cadena complementaria. Un cromosoma podría replicarse separando las dos cadenas de DNA y sintetizando nuevas cadenas al utilizar nucleótidos con bases complementarias a las cadenas originales. Cada cromosoma nuevo constaría entonces de una cadena madre y de otra recién sintetizada, la cadena hija complementaria.
Existen tres pasos fundamentales para la replicación del DNA en la células vivas:
- Las dos cadenas de DNA de la doble hélice de un cromosoma padre se desarrollan y se separan.
- Cada cadena original se utiliza como un molde para la formación de una cadena hija complementaria de DNA. La cadena hija se forma al unir nucleótidos en el orden que dicta la secuencia de nucleótidos de la cadena original. La base de cada nucleótido agregada a la cadena hija es complementaria de la base del nucleótido en el lugar correspondiente del DNA original.
- Por último, una cadena de DNA original y su cadena hija complementaria recién sintetizada se unen en una doble hélice, mientras que la otra cadena original y su cadena hija complementaria se unen en una segunda hélice doble. Debido a que cada hélice doble nueva consta de una cadena de DNA original intacta y de una cadena complementaria recién sintetizada, el proceso de replicación de DNA recibe el nombre de replicación semiconservadora (una mitad del DNA original se “conserva” o hereda en cada célula vieja).
