Estructura de l'ADN: Nivells i Organització

Àcid Desoxiribonucleic (ADN): L'ADN és la molècula que emmagatzema la informació biològica que es transmet de progenitors a descendents. Està format per dues cadenes de nucleòtids entrellaçades entre si formant una doble hèlix. Segons el tipus de cèl·lula (eucariota, bacteriana, arquea o virus), l'ADN presenta diferents estructures:

• ADN de cèl·lules eucariotes (en el nucli, mitocondris i cloroplasts):
  • ADN nuclear: lineal i associat a histones, formant nucleosomes. El conjunt rep el nom de fibra de cromatina.
  • ADN de mitocondris i cloroplasts: similar al de les cèl·lules bacterianes.
• ADN de cèl·lules bacterianes: circular i no associat a histones, sinó a molècules similars, ARN i proteïnes no històniques, formant un nucleoide. A diferència del nucli eucariòtic, no està envoltat per cap membrana.
• ADN de cèl·lules arquees: circular i associat a histones formant nucleosomes.
• ADN de virus: circular o lineal, pot ser bicatenari o monocatenari, amb algunes proteïnes bàsiques associades.

L'ADN presenta tres nivells estructurals:

1. Seqüència de nucleòtids (d'una sola cadena): Pot presentar-se com un filament estès o lleugerament doblegat sobre si mateix. El nombre de filaments diferents d'ADN és molt elevat.
2. Doble hèlix: Disposició en l'espai de dues cadenes de polinucleòtids en doble hèlix, amb les bases nitrogenades enfrontades i unides per enllaços d'hidrogen. Aquesta estructura es va deduir a partir de:
   • La densitat i la viscositat de les dispersions aquoses d'ADN eren superiors a les esperades.
   • Tots els ADN tenien tantes molècules d'adenina com de timina, i tantes de guanina com de citosina.
   • L'ADN tenia una estructura fibril·lar de 20 Å de diàmetre.
   El model de Watson i Crick es va basar en el model de la doble hèlix. L'ADN està format per dues cadenes de polinucleòtids antiparal·leles, complementàries i enrotllades de forma plectonímica formant una doble hèlix dextrògira. L'estabilitat de la doble hèlix és deguda als ponts d'hidrogen i a les forces de Van der Waals entre els grups hidròfobs. Els ponts d'hidrogen i les forces de Van der Waals provoquen que les bases nitrogenades es posicionin cap a l'interior de la doble hèlix, al contrari que les pentoses i els grups fosfat. A causa de la ionització d'aquests últims, els àcids nucleics tenen caràcter àcid (polianions). La restauració de la doble hèlix s'anomena renaturalització.
3. ADN superenrotllat: Les molècules d'ADN circular (ADN bacterià o mitocondrial) presenten superenrotllament, que consisteix en el fet que la fibra de 20 Å es troba retorçada sobre si mateixa formant una superhèlix. Aquest superenrotllament té dos avantatges: redueix la longitud de l'ADN i facilita el procés de duplicació.