En biología molecular , el término doble hélice [1] se refiere a la estructura formada por moléculas de doble cadena de ácidos nucleicos como el ADN . La estructura de doble hélice de un complejo de ácido nucleico surge como consecuencia de su estructura secundaria , y es un componente fundamental en la determinación de su estructura terciaria . El término entró en la cultura popular con la publicación en 1968 de The Double Helix : A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA de James Watson .
El biopolímero de doble hélice de ADN del ácido nucleico se mantiene unido por nucleótidos cuyas bases se emparejan . [2] En B-DNA , la estructura de doble hélice más común que se encuentra en la naturaleza, la doble hélice es dextrógira con alrededor de 10 a 10,5 pares de bases por vuelta. [3] La estructura de doble hélice del ADN contiene un surco mayor y un surco menor . En B-DNA, el surco mayor es más ancho que el surco menor. [2] Dada la diferencia en el ancho del surco mayor y el surco menor, muchas proteínas que se unen al ADN-B lo hacen a través del surco mayor más ancho. [4]
El modelo de doble hélice de la estructura del ADN fue publicado por primera vez en la revista Nature por James Watson y Francis Crick en 1953, [5] (coordenadas X,Y,Z en 1954 [6] ) basado en el trabajo de Rosalind Franklin y su estudiante Raymond Gosling , quien tomó la crucial imagen de difracción de rayos X del ADN etiquetada como " Foto 51 ", [7] [8] y Maurice Wilkins , Alexander Stokes y Herbert Wilson , [9] y la información química y bioquímica de emparejamiento de bases por Erwin Chargaff. [10] [11] [12] [13] [14] [15] El modelo anterior era ADN de triple cadena . [dieciséis]
La comprensión de que la estructura del ADN es la de una doble hélice aclaró el mecanismo de apareamiento de bases mediante el cual la información genética se almacena y copia en los organismos vivos y se considera uno de los descubrimientos científicos más importantes del siglo XX. Crick, Wilkins y Watson recibieron cada uno un tercio del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1962 por sus contribuciones al descubrimiento. [17]
La hibridación es el proceso de unión de pares de bases complementarias para formar una doble hélice. La fusión es el proceso por el cual se rompen las interacciones entre las hebras de la doble hélice, separando las dos hebras de ácido nucleico. Estos enlaces son débiles, se separan fácilmente mediante calentamiento suave, enzimas o fuerza mecánica. La fusión se produce preferentemente en ciertos puntos del ácido nucleico. [18] Las regiones ricas en T y A se derriten más fácilmente que las regiones ricas en C y G. Algunos pasos (pares) de bases también son susceptibles a la fusión del ADN, como TA y TG . [19] Estas características mecánicas se reflejan en el uso de secuencias como TATA al comienzo de muchos genes para ayudar a la ARN polimerasa a fundir el ADN para la transcripción.
La separación de cadenas mediante calentamiento suave, como se usa en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), es simple, siempre que las moléculas tengan menos de 10 000 pares de bases (10 kilopares de bases o 10 kpb). El entrelazamiento de las hebras de ADN hace que los segmentos largos sean difíciles de separar. La célula evita este problema al permitir que sus enzimas que derriten el ADN ( helicasas ) trabajen simultáneamente con las topoisomerasas , que pueden escindir químicamente el esqueleto de fosfato de una de las cadenas para que pueda girar alrededor de la otra. Las helicasas desenrollan las hebras para facilitar el avance de las enzimas de lectura de secuencias, como la ADN polimerasa .