Modelo para demostraciones del ácido desoxirribonucleico (ADN

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Modelo para demostraciones
del ácido desoxirribonucleico (ADN)
en forma de montaje
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Modo de empleo
Fig.1
1. INTRODUCCION
En el caso de hidrólisis completa, los ácidos nucleicos se
descomponen en hidrato de carbono, ácido fosfórico y
bases orgánicas heterociclicas. Si hace la distinción entre
dos grupos de ácidos nucleicos: los ácidos ribonucleicos
(ARN) y los desoxirribonucleicos (ADN).
Los ácidos ribonucleicos contienen ribosa como azúcar, y
los ácidos desoxirribonucleicos la desoxirribosa. Las
bases orgánicas heterocíclicas derivan de la pirimidina y
de la purina.
Derivados de la pirimidina son la citosina, la timina y el uracil; son derivados de la purina, la adenina y la guanina.
De estas cinco bases, tres se hallan contenidas en ambos
tipos de ácido nucleico. Sin embargo, el uracil se encuentra sólo en el ácido ribonucleico, y la timina sólo en el ácido
desoxirribonucleico.
La formación de los ácidos nucleicos tiene lugar primero
por adición de una base al azúcar. Esta combinación se
designa con el nombre de nucleósido. En una ulterior fase
se esterifica et azúcar con el ácido fosfórico. El compuesto formado por azúcar, base y ácido fosfórico se denomina
nucleótido . Bajo la acción de una polimerasa se reunen
numerosos nucleótidos al combinarse el ácido fosfórico de
un nucleótído respectivamente con el azúcar de otro. De
esta manera se origina una molécula cateniforme, constituida alternativamente por moléculas de azúcar y de ácido
fosfórico. En cada molécula de azúcar „cuelga“, además,
una base orgánica (figura 2).
El ácido ribonucleico (ARN) se encuentra predominantemente en esta forma de cordón sencillo, en tanto que el
ácido desoxirribonucleico (ADN) lo hace por lo común en
forma de cordón doble, como consecuencia del arrollamiento recíproco de dos cordones individuales. Las bases
de un cordón se unen con las del otro mediante puentes de
hidrógeno, si bien esto solamente es posible entre la
Fig.2
adenia y la timina, por una parte, y la guanina y la citosina,
por la otra.
Es por esto la adenina y la timina o la guanina y la citosina
se presentan en el ADN siempre en la relación molar de
1:1. Sobre el orden de las bases en la molécula cateniforme
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(secuencia) es much poco lo que se conoce. Como el número de los eslabones - los nucleótidos - puede oscilar
entre, aprox. 60 y más de 100.000 resulta, para sólo cuatro
bases distintas, un sinnúmero de posibiliades de diversa ordenación. Se tienen sobradas razones para suponer que
los factores hereditarios o genes, y con ellos los esquemas
estructurales de los seres vivos, están fijados y son transmitidos por las innumerables posibilidades de ordenación
de los cuatro nucleótidos - y, por tanto, de las bases - en las
moléculas de ácido desoxirribonucleico.
Los estudios sobre este tema han demostrado que los ácidos nucleicos son capaces de multiplicación idéntica (replicación). Esta replicación se imagina suponiendo que los
dos cordones de la molécular de ADN se separan al romperse los puentes de hidrógeno, y que cada cordón completa al que falta. Y como, según hemos referido, la formación de puentes de hidrógeno en la molécula de ADN sólo
es posible entre la adenina y la timina, de un lado, y la guanina y la citosina del otro, el viejo cordón simple determina
por la posición de sus bases la secuenica de éstas en el
cordón que ha de formarse ahora. El cordón viejo sirve,
pues, de matriz para la formación de un nuevo cordón
doble, que ha de ser idéntico al viejo.
2. DESCRIPCION DEL MODELO
Con un modelo demostrativo del ácido desoxirribonucleico
(ADN) han de poderse ilustrar todos los fénómenos y posibilidades más arriba descritos. Se comprende, por tanto,
que no sea un modelo estático, representativo de una determinada molécula de ADN, sino un modelo dinámico,
susceptible de ser rápidamente montado y modificado ante
los ojos del espectador. Además, un tal modelo no tiene
que ser excesivamente complicado con objeto de que el alumno pueda captar rápidamente el principio en que se
basta la total estructura del ADN. Por consiguiente, no se
han respresentado los átomos, sino las distintas moléculas
(azúcar, bases orgánicas, ácido fosfórico) en plástico coloreado. Con excepción del ácido fosfórico, la forma de las
moléculas corresponde aproximadamente a su fórmula
estructural (figura 3). Los tres tipos elementales que componen la molécula de ADN - la desoxirribosa, el ácido fosfórico y las bases orgánicas - han sido coloreados de forma
que pueden distinguirse perfectamente a gran distancia.
Fig. 3
quiera (alternando con moléculas de ácido fosfórico) en
una de las espirales ya montado en la placa de base, de
manera que el puento de unión con el extremo situado
frente a la base, quede hacia arriba. Sin embargo, sólo prodrán utilizarse los nucleósidos en los que, después de
haber sido insertados, queden los pestillos de plástico en la
cara superior. En la otra espiral de apoyo se fijan correspondientemente moléculas de ácido fosfórico y nucleósidos dirigidos en sentido opuesto. Téngase en cuenta que,
de las bases, solamente la adenina, y la timina o la guanina
y la citosina podrán quedar una enfrente de la otra (véase
más arriba), cosa que también se ve por el número de pestillos de plástico. La posición recíproca de las bases de un
par, correspondientemente a la posibilidad de formación de
puentes de hidrógeno, puede verse en la figuara 4. Finalmente, se cierran estos pestillos de plástico (puentes de hidrógeno).
El modelo así obtenido corresponde en sus proporciones a
los valores resultantes de las investigaciones roentgenespectrográficas. El segmento abarca una y media espirales
(15 nucleótidos en cada espiral), Figura 1.
Las dos espirales de apoyo en que se insertan las moléculas de azúcar y ácido fosfórico, son de plástico debidamente curvado y lo suficientemente estables para no se
desmoronen una vez sujetas a la placa de base. Ello hace
innecesario el empleo de una barra de apoyo, que molestraria en el conjunto del modelo.
Las moléculas de azúcar y ácido fosfórico poseen en uno
de los lados una ranura elástica para la inserción en las
espirales de apoyo. De esta forma es posible extraer cualquier nucleótido del modelo ya formado, sin necesidad de
alterar los demás.
Fig. 4
La unión de las moléculas de azúcar con las bases y la de
las bases entre sí, se verifica mediante pequeños pestillos
de plástico por el principio del botón pulsador, lo cual garantiza una rápida conexión y desconexión.
3.
APLICACIONES DEL MODELO
Montaje de un sector de molécula de ADN
Con una molécula de azúcar y una base se forman primero
nucleósidos aislados. Cuídese de que todos los pestillos de
plástico se encuentren en un solo lado (arriba o abajo). Posteriormente se insertan los nucleósidos en un orden cual2
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Demonstración de diversas moléculas ADN
Intercambiando pares de bases en el modelo pueden ilustrarse claramente las múltiples posibilidades de secuencia
de las bases y, con ello, de las distintas moléculas de ADN.
Para realizar este intercambio, basta con soltar los pestillos de plástico entre las moléculas de azúcar y las bases.
A continuación pueden intercambiarse discrecionalmente
los pares de bases sin modificar la posición de las moléculas de azúcar y de ácido fosfórico en las espirales.
Multiplicación idéntica (replicación) del ADN
Para mostrar la duplicación de los caracteres genéticos necesarios en cada división celular, se sueltan primero los pestillos de plástico (puentes de hidrógeno) que unen las
bases orgánicas. Después, mediante un ligero giro de una
espiral pueden separarse entre sí las dos partes del cordón
doble con las correspondientes bases, ilustrándose así la
„desespiralización“ que precede a la replicación. La espiral
desenroscada se inserta en el tercer soporte de la placa de
base (figura 5).
Con las moléculas de las bases adicionalmente disponibles
pueden mostrarse con gran claridad el principio de complementación de los cordones individuales para formar dos
cordones dobles idénticos; a tal efecto se ponen algunos
nucleósidos adecuados en una de las espirales, teniendo
en cuenta que la adenina sólo puede ser unida a la timina
y la guanina solamente a la citosina (véase más arriba).
Fig. 5
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