R Modelo para demostraciones del ácido desoxirribonucleico (ADN) en forma de montaje 65560.00 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 PHYWE SYSTEME GMBH · Robert-Bosch-Breite 10 · D-37079 · Göttingen · Telefon (05 51) 6 04-0 · Telefax (05 51) 60 41 07 (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 65560.00 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 3 65560.00