En las condiciones encontradas en las células, el ADN adopta una estructura de doble hélice. Aunque existen varias variaciones en esta estructura de doble hélice, todas tienen la misma forma básica de escalera retorcida. Esta estructura le confiere al ADN propiedades físicas y químicas que la hacen muy estable. esta estabilidad es importante porque evita que las dos hebras de ADN se rompan espontáneamente y juega un papel importante en la forma en que se copia el ADN.
termodinámica
La entropía es una propiedad física análoga al desorden. La segunda ley de la termodinámica sugiere que procesos como la formación de una doble hélice sucederán espontáneamente solo si producen un aumento neto en la entropía (indicado principalmente por la liberación de calor). cuanto mayor sea el aumento de entropía que acompaña a la formación de la hélice, mayor será la liberación de calor en el entorno de la molécula y más estable será la doble hélice. La doble hélice es estable porque su formación conduce a un aumento de la entropía. (En contraste, la ruptura del ADN conduce a una disminución de la entropía como lo indica la absorción de calor).
nucleótidos
la molécula de ADN está hecha de muchas subunidades unidas entre sí en una larga cadena retorcida en forma de escalera. Las subunidades individuales se llaman nucleótidos. El ADN en las células casi siempre se encuentra en forma de doble cadena, donde dos cadenas de polímeros se unen para formar una sola molécula. En el pH (concentración de sal) y las condiciones de temperatura encontradas en las células, la formación de una doble hélice produce un aumento neto en la entropía. esta es la razón por la que la estructura resultante es más estable de lo que serían las dos cadenas si se mantuvieran separadas.
factores estabilizadores
cuando dos cadenas de ADN se juntan, forman enlaces químicos débiles llamados enlaces de hidrógeno entre los nucleótidos en las dos cadenas. La formación de enlaces libera energía y, por lo tanto, contribuye a un aumento neto de la entropía. un impulso adicional de entropía proviene de las interacciones entre los nucleótidos en el centro de la hélice; estas son llamadas interacciones de apilamiento de bases. los grupos de fosfato cargados negativamente en la columna vertebral de las cadenas de ADN se repelen entre sí. sin embargo, esta interacción desestabilizadora es superada por el enlace de hidrógeno favorable y las interacciones de apilamiento de bases. esta es la razón por la que la estructura de doble hélice es más estable que las cadenas simples: su formación provoca una ganancia neta en la entropía.
formas de ADN
El ADN puede adoptar una de varias estructuras diferentes de doble hélice: estas son las formas a, byz del ADN. La forma b, la más estable en condiciones celulares, se considera la forma "estándar"; Es el que normalmente ves en las ilustraciones. la forma a es una doble hélice pero está mucho más comprimida que la forma b. y, la forma z se tuerce en la dirección opuesta a la forma b y su estructura está mucho más "estirada". La forma a no se encuentra en las células, aunque algunos genes activos en las células parecen adoptar la forma z. los científicos aún no comprenden completamente qué importancia podría tener esto o si esto tiene alguna importancia evolutiva.