Curtis 2016 capitulo 5

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CAPITULO
5
LA CONTINUIDAD DE LA VIDA
Donde existe una célula debe de haber habido una célula 
preexistente, así como un anim al surge solamente de 
un anim al y una planta surge sólo de una planta.
A través de toda la serie de formas vivas, ya sean 
organismos animales o vegetales enteros, o sus partes 
componentes, gobierna una ley de desarrollo continuo.
Rudolf Virchow
BIOLOGÍA EN CONTEXTO SOCIAL 
El ADN en boca de todos
La molécula de ADN ha cobrado un protagonismo inusitado. 
Hoy se leen titulares tales como "Ser original está en el ADN” 
"¿Cómo es el ADN de un innovador?” “Los secretos del ADN de 
un político" En estos ejemplos, la mención de esta molécula es una 
metáfora que hace referencia al material genético como la clave, o 
como “la esencia” de diversas cualidades humanas, como el factor 
causal de ciertas características particulares que serían innatas y 
heredables. En el seno de la comunidad científica, las concepcio­
nes acerca de este tema son controvertidas. Algunos investigadores 
centran su búsqueda en las bases biológicas de las conductas y de 
las emociones humanas. Para este grupo de científicos, la tenden­
cia a la soledad o a la infidelidad, entre otros numerosos compor­
tamientos, formas de ser y de asumir la vida, tendrían una base 
genética y podían ser hereditarios. Para realizar estos estudios, por 
ejemplo, se suelen analizar comportamientos o rasgos del carácter en 
gemelos idénticos y no idénticos, o bien se ponen a prueba hipótesis 
empleando ratones u otros modelos animales y, en muchos casos,
se extrapolan(conclusiones a la interpretación de conductas huma­
nas. Es frecuente que muchas publicaciones divulgativas se hagan 
eco de estos resultados y que de ese modo lleguen a alcanzar mu­
cha notoriedad, afianzándose como representaciones socialmente 
aceptadas.
Sin embargo, otros grupos de investigadores cuestionan la con­
cepción que subyace en esta postura y piensan que los aspectos 
fundamentales de nuestra cultura y la interpretación de nuestras 
conductas personales y colectivas depende fuertemente de cons­
trucciones sociales y contextúales de modo que el factor causal de 
éstas no puede reducirse a la simple constitución de una molécula.
El debate está abierto y la postura que se asuma es muy impor­
tante ya que es la que da el marco a la investigación que se realiza­
rá. Por ende, los resultados estarán en consonancia con esas ideas 
de base. Por ello, es importante empezar por reflexionar sobre una 
pregunta esencial: ¿pueden nuestras emociones y conductas estar 
determinadas por el ADN?
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7 2 SECCIÓN II | LA UNIDAD DE LA VIDA
1S21 R . T O R C H O W t 19o2
Professeur d’Anatomie Palhologique b la Faculté de Berlin, 1S56,
Fondate.nr de l ’ Institut Pathologique de Berlin.
Fig. 5 -1 . R U D O L F V IR C H O W . Retrato realizado por Hugo Vogel en 1861.
El pensamiento de Rudolf Virchow (1821-1902), eminente médi­
co y patólogo, estuvo fuertemente influenciado por la Teoría Celu­
lar. Como vimos (véase cap. 3, Origen de la vida: la formación de 
las primeras células), esta teoría fue dada a conocer por Schleiden y 
Schwann en 1839, año en que Virchow comenzaba sus estudios su­
periores (fig. 5-1).
La mayor parte de la comunidad científica adhirió a la Teoría Celu­
lar y Virchow enfatizó que sus postulados fueron un hito que permi­
tió enseñar y pensar de una “manera celular".
La Teoría Celular constituyó un importante marco teórico para el 
estudio de los seres vivos. No obstante, aún quedaba por comprender 
el modo como se originaban las células que formaban los tejidos.
Si bien otros investigadores habían observado células en división, 
fue Virchow -basándose en sus observaciones y en las de su cole­
ga, también médico, Robert Remak (1815-1865)- quien estableció 
definitivamente, en 1858, que las células se originan por división 
de células preexistentes, concepto que quedó acuñado en la máxi­
ma “Omnis cellula e cellula" que recuerda aquella otra atribuida al 
naturalista italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) “Omne vivum 
ex vivo" (todo ser vivo proviene de otro ser vivo) en plena discusión 
en torno a la teoría de la generación espontánea.
En capítulos anteriores expusimos los fundamentos acerca del 
origen común de las primeras células y de la organización y fun­
cionamiento celular. En particular, al tratar el núcleo celular, esbo­
zamos el papel de los cromosomas y del ADN como portadores de 
la información genética. En este capítulo abordaremos en mayor 
profundidad los principios que rigen la división celular que origina 
nuevas células a partir de células preexistentes, y la transmisión de 
la información genética como mecanismo fundamental en la conti­
nuidad de la vida.
LA DISTRIBUCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
El proceso de división celular cumple un papel fundamental en el 
mantenimiento de los seres vivos. Las células de todos los organis­
mos, desde los procariotas hasta los eucariotas unicelulares y multi­
celulares, experimentan este proceso como parte fundamental de su 
vida. A través de él, los organismos unicelulares, como una bacteria o 
un paramecio, dan origen a un nuevo organismo completo a partir de 
una célula preexistente (fig. 5-2). En los organismos multicelulares, 
es el mecanismo a través del cual las células se multiplican provocan­
do el crecimiento de los individuos, generando tejidos o reparándolos 
cuando estos se dañan. El proceso de división celular en los organis­
mos procariontes se denomina f is ió n b in a r ia , mientras que entre los 
eucariontes el más frecuente es, sin duda, la m ito s is .
Mediante la división celular, una célula se divide dando lugar a dos 
células hijas que son virtualmente idénticas entre sí e idénticas a su 
progenitora. Esta similitud se debe, en parte, a que cada nueva célula 
recibe alrededor de la mitad del contenido del citoplasma -incluidas 
algunas organelas- de la célula materna. Pero, más importante aún 
es que cada nueva célula hereda una copia exacta de la información 
genética de la célula progenitora. Esto es posible porque, en momentos 
previos a la división, el material genético o ADN se duplica dando 
lugar a una copia idéntica a la del original. Luego de la duplicación, 
también denominada replicación del ADN, se produce una distribu­
ción equitativa de dichas copias entre las dos nuevas células hijas.
La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria es 
relativamente simple en las células procariontes, en las cuales la mayor 
parte del material genético consiste en una única molécula de ADN que 
se organiza en un cromosoma circular. Las fases de este proceso pue­
den observarse en (fig. 5-3). En cambio, en las células eucariontes, 
la distribución equitativa del material genético es mucho más com­
pleja ya que contienen típicamente cerca de mil veces más ADN que 
una célula procarionte. Por otra parte, el ADN eucarionte es lineal, 
se encuentra asociado con proteínas y está condensado formando los 
cromosomas.
La mitosis, cuyos aspectos históricos más relevantes han sido desa­
rrollados en el capítulo 4 (En el interior de la célula, el núcleo), es una 
sucesión de eventos que culminan en la división del núcleo, también
F ig . 5 -2 . D IV IS IÓ N C ELU LA R EN U N E U C A R IO N T E U N IC E L U L A R . Los or­
ganismos eucariontes unicelulares como esta alga verde se reproducen por un proceso 
de división celular simple. Cada célula hija ha recibido no sólo una copla exacta de la 
información hereditaria de la célula materna, sino también aproximadamente la mitad 
de sus organelas y de su citoplasma. En esta figura se observan dos células hijas casi al 
final de la división.
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CAPITULO 5 I LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 73
Origen de la replicación
plasmática
División celular
separan cada u n o hac ia cada p o lo d e la cé lu la . U na v e z q u e la c é lu la a lcanza a lre d e d o r de l 
d o b le d e su ta m a ñ o o rig in a l, la m e m b ra n a ce lu la r se ¡nv ag in a y se fo rm a una p a re d q u e 
separa las d o s nue va s cé lu la s y sus c ro m o s o m a s . El a n c la je d e l c ro m o s o m a d u p lic a d o 
a la m e m b ra n a c e lu la r asegu ra la d is tr ib u c ió n e q u ita t iv a d e la in fo rm a c ió n g e n é tic a en 
cada cé lu la h ija .
llamada c a r io c in e s is . A los fines de estudio, este conjunto de sucesos 
puede ser dividido en fases que serán explicadas con detalle un poco 
más adelante. Durante la mitosis, se forma el h u s o m i t ó t ic o -una es­
tructura compuesta de microtúbulos- al que se unen, en forma inde­
pendíente, cada uno de los cromosomas presentes en la célula. Los mi­
crotúbulos del huso contribuyen a su separación equitativa y organiza­
da. Habitualmente, luego de la mitosis sigue la división del citoplasma 
o c ito c in e s is , al final de la cual la célula progenitora habrá dado lugar 
a dos nuevas células. Previamente a la citocinesis, las organelas de las 
células eucariontes también se reparten entre las células hijas en for­
mación de manera que cada una de ellas tendrá -además de un núcleo 
con una dotación de cromosomas completa- alrededor de la mitad del 
citoplasma de la célula materna con sus organelas y macromoléculas.
Luego de la división celular, cada célula hija atraviesa una fase de 
crecimiento hasta la próxima división. Es decir que a lo largo de su 
vida, una célula típica alterna entre un período de crecimiento y otro 
en el que ocurre la división, en una sucesión de acontecimientos que
F ig . 5 -4 . EL C IC LO C E LU LA R . La d iv is ió n ce lu la r, q u e a ba rca la m ito s is 
y la c ito c in e s is , es u na p a rte d e la v id a d e la c é lu la q u e se c o m p le ta c o n los 
e v e n to s q u e s u c e d e n d u ra n te la in te rfa se : fases G ,, S y G2. C u a n d o el m a te r ia l 
g e n é t ic o está a c tiv o , ya sea c o p iá n d o s e e n ARN para la s ín tes is d e p ro te ín a s 
c o m o e n las fases G , o S, o d u p lic á n d o s e e n la fase S, la c ro m a tin a se e n c u e n ­
tra p o c o co n d e n s a d a , laxa. En c a m b io e n ia fase G ,, c u a n d o c o m ie n z a la p re p a ra c ió n 
p ara la m ito s is , la c ro m a tin a se c o n d e n s a y se fo rm a n los c ro m o s o m a s , lo cu a l fa c ilita su 
d is tr ib u c ió n .
se conoce como ciclo celular. Como veremos a continuación, la mi­
tosis o cariocinesis y la citocinesis representan sólo dos etapas del 
extenso ciclo celular.
LA VIDA DE UNA CÉLULA: EL CICLO CELULAR
La mayoría de las células eucariontes se dividen y atraviesan el con­
junto de eventos que constituyen el c ic lo c e lu la r , cuyas fases princi­
pales son: la interfase, la mitosis o cariocinesis y la citocinesis.
Como vimos, la cariocinesis y la citocinesis son las fases del ciclo 
en las que se hace efectiva la división celular. Por su parte, durante 
la in te r fa s e , la célula lleva adelante una serie de procesos prepara­
torios que aseguran una división equitativa tanto del material ge­
nético como del citoplasmàtico. A los fines de su estudio, se puede 
dividir la interfase en tres subfases: G1( S y G2 (fig. 5-4). La fase G 
o primer intervalo es un período de crecimiento general de la célu­
la y de duplicación de las organelas citoplasmáticas. En las células 
que contienen centríolos, estas estructuras comienzan a duplicarse. 
La fase S corresponde a la fase de síntesis, ya que en ella ocurre el 
proceso clave de replicación del ADN. También en este período son 
sintetizadas muchas de las histonas y otras proteínas asociadas con 
el ADN. Finalmente, durante la fase G2, comienzan a ensamblarse las 
estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis: los 
cromosomas recién duplicados, dispersos en el núcleo en forma de 
filamentos de cromatina relajada, comienzan a enrollarse lentamente 
y a condensarse en forma compacta. Esto permite que se produzcan 
los movimientos complejos y la separación del material genético que 
ocurrirán en la mitosis; los centrosomas comienzan a duplicarse y 
separarse. En el caso de que los centrosomas contengan centríolos,
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7 4 SECCIÓN II ¡ LA UNIDAD DE LA VIDA
Fig. 5 -5 . C ÉLU LA S EN M IT O S IS . (a) C élulas 
d e Allium cepa (ce bo lla ), c ro m o s o m a s te ñ id o s con 
o rc e ín a a cé tica y o b s e rv a d o s c o n té c n ic a c o n tra s te 
d e fases. A u m e n to 40x . (b) Raíz d e c e b o lla e n m lto s ls . 
D ife re n te s cé lu la s e n es te c o r te d e te j id o e s té n en 
d is tin ta s fases d e l c ic lo ce lu la r. Las cé lu la s a p re c ia ­
b le m e n te m ás g ra n d e s y c o n e s tru c tu ra s oscuras, en 
fo rm a d e b a s tó n , se e n c u e n tra n e n m lto s is .
estos, que ya se han duplicado en Gj, se disponen uno perpendicular 
a otro en cada par, en el interior de cada centrosoma.
Cuando se analiza o estudia minuciosamente un proceso en parti­
cular, se corre el riesgo de olvidar que lo que se está estudiando, lejos 
de ser un hecho aislado, forma parte de un sistema. Por eso, aunque 
estemos estudiando el ciclo celular, no se debe perder de vista que, du­
rante toda su duración, la célula lleva a cabo un conjunto de activida­
des que hacen a su funcionamiento general. Así, en todo momento, la 
célula está sintetizando algunas macromoléculas y degradando otras; 
regulando la entrada de algunas sustancias y la salida de otras; contro­
lando su movimiento interno y, a la vez, respondiendo a una variedad 
de estímulos.
La regulación del ciclo celular
La duración, así como otras características del ciclo celular, es va­
riable y depende del tipo de célula, y también de factores externos 
como la temperatura o los nutrientes disponibles.
Las células de algunos tejidos (fig. 5-5) y también algunos organis­
mos unicelulares poseen una alta tasa de reproducción, es decir que 
en determinadas especies o tipos celulares se cumplen varios ciclos
celulares en un intervalo muy corto de tiempo. Por ejemplo, los gló­
bulos rojos de la sangre se originan a partir de las células madre de la 
médula ósea y tienen una vida muy corta, de no más de 120 días. Sin 
embargo, en cualquier momento dado, en la sangre de un adulto sano 
hay aproximadamente 2,5 x 1013 glóbulos rojos. Este número se man­
tiene constante puesto que las células madre producen por división 
celular, alrededor de 2,5 millones de nuevas células cada segundo.
En el otro extremo del espectro, algunas células muy especializa­
das, como la mayoría de las células nerviosas y musculares, pierden 
su capacidad para replicarse una vez maduras. Así es como, en el ce­
rebro humano adulto, las neuronas que mueren por diversas razones, 
naturales o no, rara vez son reemplazadas.
Existe un tercer grupo de células que, si bien no pierden la ca­
pacidad para dividirse, lo hacen sólo en circunstancias especiales. 
Un ejemplo son las células hepáticas humanas, que sólo se dividen 
cuando una porción del órgano resulta dañada y detienen su división 
cuando el órgano recupera su forma y volumen original.
Tanto las células nerviosas y musculares maduras, como las hepá­
ticas que no se están dividiendo, permanecen en una fase en la que 
los eventos que llevan a la división están interrumpidos. En esta fase, 
denominada^/ase Gg, la célula se encuentra en un activo metabolismo,
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CAPÍTULOS LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 75
ENSAYO 5-1
EL CÁNCER: CÉLULAS EN DIVISIÓN DESENFRENADA
Cuando una célula de un organismo multicelular pierde la 
capacidad de regular el ciclo celular, puede reproducirse sin 
restricciones y transformarse en una célula cancerosa. Las célu­
las cancerosas difieren de sus contrapartes normales en varios 
aspectos. El más Importante es que no detienen su división en 
respuesta a la presencia de células contiguas ni a la ausencia de 
factores de crecimiento.
En los últimos años, diversasinvestigaciones pusieron en evi­
dencia que un organismo sano genera numerosas células can­
cerosas que el sistema inmunitario encuentra y elimina durante 
su continuo patrullaje por el organismo. Sin embargo, algunas 
son capaces de escapar de su acción y proliferar, formando de 
este modo masas de células que se conocen como tumor. SI las 
células anormales permanecen en el tejido original y forman 
una masa compacta, en ciertos casos ésta puede extraerse por 
completo. En muchos casos estos tumores son benignos. Un tu­
mor benigno puede pasar inadvertido durante toda la vida del 
Individuo. Los tumores malignos, en cambio, invaden tejidos y 
órganos e impiden su funcionamiento normal. SI no se efectúa 
un tratamiento, esto puede llevar a la disfunción del órgano y, 
con frecuencia, a la muerte de la persona que padece la enferme­
dad. Las células malignas liberan señales químicas al medio, que 
estimulan el crecimiento de vasos sanguíneos hacia el tumor en 
un proceso denominado angiogénesis. La sangre no sólo aporta 
el oxígeno y los nutrientes que contribuyen a la supervivencia y 
el crecimiento del tumor, sino también un medio de transporte
que permite que las células malignas alcancen otras partes del 
cuerpo. Las células tumorales ingresan en los vasos sanguíneos 
debido a otras características que las diferencian de las células 
normales: muchas presentan cambios en la membrana plasmá­
tica que afectan su capacidad de adherirse a otras células y a la 
matriz extracelular. Estas células entonces se desprenden y, por 
la acción de enzimas que ellas mismas producen, digieren los 
tejidos circundantes y pasan a la sangre. Una vez en el torrente 
sanguíneo, pueden invadir otras partes del cuerpo y proliferar 
formando nuevos tumores. Este fenómeno se denomina metás­
tasis. Este tipo de tumores se suelen tratar con radiación de alta 
energía y quimioterapia. Esta última consiste en la aplicación de 
drogas altamente tóxicas que inducen la muerte de las células 
en activa división.
Según el órgano afectado, los cánceres toman distintas formas 
que permiten su clasificación. Si las células cancerosas afectan 
tejidos de superficie como la piel y células epiteliales que revisten 
los órganos (cáncer de pulmón, de mama, de colon o de hígado) 
se denominan carcinom as. Si afectan tejidos linfáticos, es decir, 
células precursoras de células sanguíneas, se denominan leuce­
m ias y lin fom as. Si afectan tejidos de origen mesodérmico, como 
los huesos, el cartílago y los vasos sanguíneos y el músculo es­
triado, se llaman sarcomas.
La gran variedad de cánceres apoya la idea de que no se trata 
de una enfermedad única, sino de un grupo de patologías rela­
cionadas.
pero el ciclo celular está detenido. El tiempo en que pueden perma­
necer en esta fase es variable.
¿De qué depende que una célula “salga” del ciclo celular y “entre” en 
fase G0? ¿Cuándo abandona la célula la fase y comienza la duplica­
ción del ADN en la fase S?
En un organismo multicelular, los diferentes tipos de células que 
se dividen lo hacen en forma controlada por diferentes mecanismos 
de regulación. Cuando esto no ocurre, las células pueden aumentar 
excesivamente su tasa de reproducción e invadir otros tejidos, inte­
rrumpiendo así la organización y las funciones normales del orga­
nismo. Esto es lo que sucede en el caso del cáncer (e n s a y o 5 - 1 , El 
cáncer: células en división desenfrenada).
Algunos mecanismos de regulación dependen de señales externas. 
Por ejemplo, el ciclo celular puede inhibirse por factores como la den­
sidad celular, la falta de nutrientes, la presencia de células contiguas y 
la pérdida de contacto con el sustrato sobre el que crecen. Todas ellas 
son señales que inhiben la división de las células normales. También 
los cambios de temperatura o de pH pueden detener el crecimiento y 
la división. Otras señales externas, como ciertas hormonas y sustancias 
que actúan como factores de crecimiento, pueden estimular la mitosis. 
Pero la célula no sólo responde a estímulos externos sino que cuenta 
con exquisitos mecanismos de regulación interna. Así, en cierto mo­
mento del ciclo celular, la célula "decide” si va a dividirse o no. En este 
punto de "decisión” o punto de control (en inglés checkpoint) se de­
sarrollan mecanismos complejos en los que intervienen proteínas de
F ig . 5 -6 . R E G U L A C IÓ N D E L C IC LO C E L U L A R . En es te e s q u e m a se re p re se n ta el 
c ic lo c e lu la r c o n a lg u n o s d e sus p u n to s d e re g u la c ió n . Si en e l p u n to d e c o n tro l a c tú a u n 
d e te rm in a d o c o m p le jo d e p ro te ína s , la cé lu la c o n tin u a rá d iv id ié n d o s e y pasará a la fase 
S. Pero si e s te c o m p le jo n o a c tú a , la c é lu la d e ja d e d iv id irs e y p e rm a n e c e e n fase G0 has ta 
q u e a lg u n a o tra señal p u e d a re to rn a rla al c ic lo .
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76 SECCIÓN ¡I I LA UNIDAD DE LA VIDA
M itos is
(a) In te rfase
C ro m a tin a
M e m b ra n a
p la s m á tic a
P ar de 
c e n tr io lo s
N u c lé o lo
E nvo ltu ra
n u c le a r
C ito p la s m a
(b) P ro fase
C ro m o s o m a s
c o n d e n s a d o s
Á s te r
F ra g m e n to s 
de la e n v o ltu ra n u c le a r
(c) M e ta fa se 
te m p ra n a
E cu a d o r 
de la cé lu la
A F ig . 5 -8 . M IT O S IS EN U N A C ÉLU LA A N IM A L C O N C U A TR O C R O M O S O M A S . Las m lc ro fo to g ra fía s q u e a c o m p a ñ a n los e sq ue m a s m u e s tra n las fases de
| J L 0 la m lto s ls d e las cé lu la s e m b r io n a r ia s d e u n s a lm ó n id o . Los e s q u e m a s re p re s e n ta n la m lto s ls e n u n a cé lu la d e c u a tro c ro m o s o m a s .
" (a) In fe ría se (p e r ío d o G2). El A D N y a se ha s in te tiz a d o y se d u p lic a n los c e n tro s o m a s . Los c ro m o s o m a s a ú n n o se d is t in g u e n in d iv id u a lm e n te d e n t ro d e l n ú c le o . En a lg u ­
n os o rg a n is m o s se p u e d e n v e r d o s pares d e c e n tr ío lo s a so c iad o s a los c e n tro s o m a s , a u n la d o d e l n ú c le o y p o r fu e ra d e la e n v o ltu ra nuc lear.
(b) Profase. La c ro m a tln a se ha c o n d e n s a d o c o m p le ta m e n te y los c ro m o s o m a s son v is ib le s al m ic ro s c o p io ó p t ic o . Los m lc ro tú b u lo s d e l d to e s q u e le to se d e s a rt ic u la n 
a p o r ta n d o los d ím e ro s d e tu b u lln a q u e fo rm a rá n el huso . Los c e n tro s o m a s m ig ra n h ac ia los p o lo s y c o m ie n z a la fo rm a c ió n d e l huso. La e n v o ltu ra n u c le a r se d isp e rsa en fra g m e n to s 
m e m b ra n o s o s . Los c e n tro s o m a s a lca n za n los p o lo s d e la cé lu la .
(c) M e ta fa se te m p ra n a . Los pares d e c ro m á tld a s se u b ic a n e n e l e c u a d o r d e la cé lu la , c o n d u c id o s p o r las fib ra s d n e to c ó r ic a s .
diverso tipo. Estos mecanismos han comenzado a comprenderse re­
cientemente. Hoy sabemos que el ciclo está finamente regulado por la 
activación o degradación de grupos o complejos de proteínas.
Tanto en la transición Gj-S como en la G2-M o incluso en la meta- 
fase mitótica existen puntos de control en los que el proceso del ciclo 
celular puede “frenarse” o continuar (fig. 5-6) Estos puntos de con­
trol están regulados por los complejos de proteínas mencionados. Una 
vez que la célula atraviesa cada uno de estos controles, el ciclo celular 
avanza hasta el próximo. Pero si alguno de los factores de regulación, 
como la concentración de factores de crecimiento o de nutrientes, no 
es adecuado o es deficiente, el ciclo puede detenerse y la célula entra 
en fase G0. Durante esta pausa, la célula pone en marcha mecanismos 
que tienden a restablecer la condición normal y a continuar el ciclo. Si 
esto no es posible, la célula puede sufrir una muerte programada -o 
apoptosis- (véasemás adelante en este capítulo), de manera que sus 
alteraciones no se propagarán. Se ha señalado además que las muta­
ciones en los genes responsables de las proteínas que actúan en estos 
puntos de control conducen a la inestabilidad genética o cromosómica 
característica de las células cancerosas.
F ig . 5-7 . C R O M O S O M A C O M P L E T A M E N T E C O N D E N S A D O . C o m o conse 
cuenc la d e la d u p lic a c ió n d e l A D N y las p ro te ínas d u ra n te la fase S, al c o m ie n z o d e la m ltos ls 
cada c ro m o s o m a cons is te en d os c ro m átida s herm anas Idén ticas u n idas p o r reg iones cons­
treñ idas, los c e n tró m e ro s . A sociados c o n el c e n trò m e ro , en cada c ro m á tld a se e nc ue n tra n 
c o m p le jo s p ro te icos, los c ln e to co ro s , a los q u e se u n irá n los m lc ro tú b u lo s d e l huso.
C ro m á tid a C ro m á tid a
F ib ra o m ic ro tùbu lo
C ine toco ro
C en trò m e ro
C ro m o so m a
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CAPÍTULOS j LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 77
(d ) M e ta fa s e 
ta rd ía
(e ) A n a fa s e
Fibras
cinetocóricas
(f) Te lo fase
(d) M e ta fase ta rd ía . Los pares d e c ro m á tid a s se d is p o n e n e n el p la n o e c u a to r ia l d e la cé lu la .
(e) A nafase. Los c e n tró m e ro s se separan , se p a rá n d o s e ta m b ié n las d o s c ro m á tid a s d e c a d a par, cada u n a a tra íd a hac ia p o lo s o pu e s to s . A h o ra , ca d a c ro m á tld a c o n s titu y e u n c ro m o s o m a 
in d iv id u a l. Los d o s c o n ju n to s id é n tic o s d e c ro m o s o m a s re c ié n se p a ra d os se m u e v e n hac ia los p o lo s o p u e s to s d e l huso .
(f) Te lofase. Los c ro m o s o m a s se e n c u e n tra n e n p o lo s o p u e s to s ; e l h u s o c o m ie n z a a d ispersarse . C o m o se o b s e rva e n la fig u ra , d u ra n te la te lo fa s e ta rd ía , se fo rm a n nue va s e n v o ltu ra s 
nuc lea res a lre d e d o r d e los d o s c o n ju n to s d e c ro m o s o m a s q u e se v u e lv e n d ifu s o s ya q u e la c ro m a tln a se ha d e s c o n d e n s a d o . En cada n ú c le o re a p a re ce n los n u c lé o lo s . F re c u e n te m e n te 
se fo rm a u n n u e v o c e n tr ío lo ju n to a cada u n o d e los p re v io s re s u lta n te s d e la d iv is ió n . La c lto c ln e s ls c o m ie n z a p ro m e d ia n d o e s ta fase.
Los mecanismos de regulación del ciclo celular se siguen investigando 
intensamente, no sólo a raíz de su interés como proceso biológico, sino 
también por su importancia en el proceso de carcinogénesis.
LA DIVISIÓN DEL NÚCLEO Y DEL CITOPLASMA:
MITOSIS Y CITOCiNESIS
Una vez que la célula supera el punto de control y atraviesa la activa 
etapa de síntesis S en la que el ADN se duplica, ingresa en la fase Gr 
Como ya dijimos, en esta fase el ADN duplicado junto con sus proteí­
nas asociadas comienza a condensarse dando lugar a los cromosomas. 
Cuando comienza la mitosis, en la profase, estos ya pueden verse con 
claridad bajo el microscopio óptico como entidades individuales. En 
esta etapa, cada uno está constituido por dos cromátides llamadas cro­
mátidas hermanas (fig. 5-7). Cada cromátida corresponde a una de 
las moléculas de ADN idénticas resultantes de la duplicación. La célula 
está lista para dividirse y para distribuir las cromátidas (que son los 
cromosomas de las nuevas células) adecuadamente en cada una de las
dos células hijas. Aquí comienza lo que se ha llamado la “danza de los 
cromosomas’) que se desarrolla a lo largo de todo el proceso de carioci- 
nesis. Si bien la mitosis es un proceso continuo, para facilitar su estudio 
y descripción, se lo puede dividir en cuatro etapas o fases característi­
cas: p r o fa s e , m e ta fa s e , a n a fa s e y te lo fa s e . En la figura 5-8 se presenta 
un esquema en el que se describen los principales acontecimientos que 
tienen lugar durante la mitosis de una célula animal. La principal dife­
rencia entre las células animales y las vegetales es que en estas últimas 
no se observan centríolos ni ásteres (fig. 5-8). Otra gran diferencia es 
el modo como se produce la citocinesis.
La división del citoplasma
La citocinesis, que habitualmente sigue a la mitosis, ocurre du­
rante la telofase y por lo general divide a la célula en dos partes 
casi iguales. En las células animales, la citocinesis comienza por una 
constricción de la membrana plasmática más o menos a la altura del 
ecuador celular. La membrana comienza a constreñirse alrededor 
de la circunferencia de la célula, en el plano ecuatorial del huso. La
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78 SECCIÓN II | LA UNIDAD DE LA VIDA
F ig . 5 -9 . C IT O C IN E S IS EN U N A C ÉLU LA A N IM A L . U n h u e v o d e rana d iv id ié n d o s e e n dos .
hendidura así formada se va profundizando hasta que ambos extre­
mos de la membrana se unen, y la conexión entre las células hijas se 
reduce a una hebra delgada, que pronto se parte. La constricción se 
debe a la contracción de un anillo de filamentos de actina y miosina 
a la altura de la línea media de la célula materna que la estrangula 
hasta que se separan las dos células hijas (fig. 5-9).
En las células vegetales la citocinesis se produce de un modo muy 
diferente ya que, como se sabe, estas células poseen una pared ce­
lular por fuera de la membrana. En las plantas, la separación de las 
células comienza durante la telofase con la formación, en el plano 
ecuatorial, de la placa celular. Esta placa se forma por la acumula­
ción de vesículas cargadas de polisacáridos originadas en los com­
plejos de Golgi. Estas vesículas migran hacia el plano ecuatorial, 
transportadas por los microtúbulos remanentes del huso mitótico y 
allí se fusionan formando la placa celular que dará lugar a una nueva 
pared celular. A medida que se agregan las vesículas, los bordes de 
la placa en crecimiento se fusionan con la membrana de la célula y 
se forma una capa de polisacáridos entre las dos células hijas, con lo 
que se completa su separación. Esta capa se impregna con pectinas 
y forma finalmente la laminilla media (véase cap. 4, fig. 4-8). Cada 
nueva célula construye su propia pared celular depositando celulosa 
y otros polisacáridos sobre la superficie externa de su membrana 
celular. En cualquier caso, cuando se completa la división celular, se 
han producido dos células hijas más pequeñas que la célula materna 
pero indistinguibles de ésta en cualquier otro aspecto.
La formación y el ensamblaje del huso mitótico
La expresión “danza de los cromosomas” con la que se ha descrito la 
mitosis refiere al movimiento de estos desde que se encuentran disper­
sos en el núcleo celular durante la profase, hasta que se separan hacia 
los dos polos de la célula durante la anafase y la telofase, pasando por 
su alineamiento en el ecuador de la célula en la metafase. Todos estos 
procesos dependen del ensamblaje de microtúbulos que formarán el 
huso mitótico, y de la unión de estos a los cinetocoros de las cromátidas 
hermanas. El huso mitótico se presenta como una estructura fusifor­
me. Está compuesto por microtúbulos que forman dos tipos de fibras: 
las fibras polares, que se extienden desde cada polo del huso hasta una 
región central, y las fibras cinetocóricas, que se extienden desde cada 
polo hasta insertarse en ciertos complejos proteicos -los cinetocoros- 
ubicados en el centròmero de los cromosomas duplicados (fig. 5-10). 
Estos dos grupos de fibras separan las cromátidas hermanas durante 
la mitosis.
El huso mitótico se forma, en su mayor parte, por la asociación 
dímeros de tubulina (véase cap. 4, fig. 4-28) provenientes del citoes- 
queleto, que se desarticula al comienzo de la mitosis El orgánulo que 
organiza el ensamblaje de los dímeros para formar los microtúbulos 
del huso es el c e n t r o s o m a . Aunque los centrosomas de algunas cé­
lulas pueden contener un par de centríolos, estos no son esencialespara la formación del huso. De hecho, muchas células como las de las 
plantas con flpr no tienen centríolos pero poseen centrosomas y for­
man el huso. Por otra parte, se han realizado experimentos con rayos
Fig. 5 -1 0 . E S TR U C TU R A D E L H U S O M I ­
T Ó T IC O . (a) M ic ro fo to g ra fia d e u na c é lu la en 
d iv is ió n d e l e p ite l io p u lm o n a r d e u n a n f ib io . Las 
fib ra s ro jizas son los m ic ro tú b u lo s . Los c u e rp o s 
azu les g ra n d es , ce rca d e l e c u a d o r d e la cé lu la , 
so n los c ro m o s o m a s , (b) O rg a n iz a c ió n bás ica d e l 
h u s o e n u na c é lu la a n im a l y u n a cé lu la ve g e ta l. 
En la c é lu la a n im a l h a y u n p a r d e c e n tr ío lo s aso ­
c ia d os a los c e n tro s o m a s e n ca d a p o lo . Las fib ras 
p o la re s - q u e fo rm a n la m a y o r p a r te d e l h u s o - se 
c o n c e n tra n c la ra m e n te e n los c e n tr ío lo s y, d e s d e 
estos, Irra d ia n fib ra s a d ic io n a le s q u e fo rm a n el 
áster. En las cé lu la s v e g e ta le s n o h a y ce n tr ío lo s . 
A u n q u e h a y unas cu a n ta s fib ra s cerca d e los p o ­
los, n o se fo rm a e l áster.
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CAPÍTULOS I LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 79
láser en los que se destruyeron los centríolos de una célula animal, y 
ésta siguió formando microtúbulos a partir del centrosoma.
Durante la profase, los dos centrosomas se separan y cada uno mi­
gra hacia uno de los polos de la célula. Desde cada centrosoma irradia 
un tercer grupo de fibras más cortas conocidas como á s te r .
El huso está formado por los centrosomas, las fibras polares, las 
fibras cinetocóricas y los dos ásteres, que en conjunto son los respon­
sables del movimiento de los cromosomas y la separación de las cro- 
mátidas. Al finalizar la división celular, el huso se desarma de nuevo, 
el citoesqueleto se reorganiza y la célula adopta su configuración de 
aparente reposo.
EL PROCESO DE MUERTE CELULAR:
APOPTOSIS VERSUS NECROSIS
El desarrollo eficiente de un organismo pluricelular no sólo de­
pende de la división celular, que aumenta el número de células, sino 
también del proceso inverso: la a p o p to s is , que es la muerte celular 
programada genéticamente. Ambos procesos, división y muerte ce­
lular, ocurren de un modo coordinado, y juntos modelan la forma de 
un organismo. Por ejemplo, en los vertebrados, la apoptosis controla 
el número de neuronas durante el desarrollo del sistema nervioso, 
elimina linfocitos defectuosos y da forma a los órganos en desarrollo. 
Es el caso de las células de la cola de los renacuajos que se elimina por 
apoptosis durante la metamorfosis. También en los embriones huma­
nos, las células que forman las membranas interdigitales se eliminan 
por apoptosis durante el desarrollo temprano. Muchas de las células 
infectadas por virus o con mutaciones aberrantes en el ADN también 
son eliminadas por apoptosis, lo cual constituye un mecanismo de 
defensa del organismo.
Las células también pueden morir a través de un proceso no controlado 
llamado necrosis. En este caso, la célula se hincha y explota, y derrama su 
contenido en el entorno. En los vertebrados, esto produce una inflama­
ción que recluta glóbulos blancos y que puede lesionar el tejido normal 
que la circunda. La apoptosis, a diferencia de la necrosis, es un proceso 
ordenado en el que no se desarrolla un proceso inflamatorio. Es un tipo de 
muerte activa que requiere gasto de energía por parte de la célula.
DIVISIÓN CELULAR Y REPRODUCCIÓN
En los organismos unicelulares, la división celular está asociada 
con la reproducción. En los procariontes, por medio de este proceso 
un organismo se convierte en dos y así se transmiten réplicas exactas 
de los cromosomas de los progenitores a su descendencia. Este tipo 
de reproducción se denomina reproducción asexual, ya que no par­
ticipan individuos de distintos sexos, sino que un único organismo 
origina su descendencia. También algunos eucariontes unicelulares 
como las amebas sólo se reproducen asexualmente.
Asimismo la reproducción asexual es común en las plantas, me­
diante la producción de rizomas o estolones de los que se desarrollan 
nuevas plantas por multiplicación celular. Entre los animales, este tipo 
de reproducción es menos frecuente, aunque algunos como la Hydra, 
se reproducen por gemación. Otra forma de reproducción asexual en 
animales es el desprendimiento de un fragmento del progenitor que, 
por sucesivas mitosis, origina un nuevo individuo. Éste es el caso de 
las esponjas de mar, las anémonas de mar y ciertos tipos de gusanos.
La reproducción asexual de los organismos pluricelulares, que con­
siste en la formación de copias exactas de cromosomas que se trans­
miten de progenitores a hijos mediante la división celular, también
recibe el nombre de reproducción vegetativa, pues es de particular 
frecuencia entre las plantas.
Todos los organismos multicelulares producen nuevas células tam­
bién mediante este proceso. Pero en su inmensa mayoría se repro­
ducen sexualmente, es decir, producen descendencia que tiene ca­
racterísticas genéticas provenientes de dos progenitores de distinto 
sexo. La reproducción sexual involucra dos procesos: la meiosis y la 
fecundación. La meiosis es el proceso de división celular que origina 
los gametos. Se diferencia de la mitosis ya que las células que se origi­
nan poseen la mitad de la dotación cromosómica que la que posee la 
célula madre. Por medio de la fecundación, las dotaciones genéticas 
de ambos progenitores se reúnen, se restituye el número de cromoso­
mas, y forman una nueva identidad genética, la de la progenie.
EL ADN, ESTRUCTURA Y REPLICACIÓN
Hemos recorrido el ciclo de vida de una célula y, en particular, los prin­
cipales procesos que concluyen en la división celular. A lo largo de ellos, 
un único fenómeno, la perpetuación de una célula, ha sido analizado a 
partir de fenómenos que suceden en distintos niveles de organización: 
el nivel celular al tratar a la célula como un todo que se duplica; el nivel 
subcelular al analizar la duplicación de las organelas citoplasmáticas, el 
nivel supramolecular de los cromosomas y de los microtúbulos cuya or­
ganización se caracteriza por la asociación de macromoléculas. También 
mencionamos el nivel molecular, al hablar del ADN, componente esen­
cial de los cromosomas. El estudio de cada uno de estos niveles ha sido 
enfocado desde la perspectiva, hoy indiscutida, de la continuidad de la 
vida. De este modo, el postulado de que todo ser vivo proviene de otro 
ser vivo se ve fortalecido al manifestarse tanto a nivel de un organismo, 
de una célula, de los cromosomas y también de las moléculas de ADN.
A continuación, estudiaremos en profundidad de qué modo la es­
tructura y el funcionamiento de estas moléculas dan cuenta también 
de este postulado.
Un poco de historia: ¿ADN o proteínas?
Entre fines del siglo xix y principios del xx, luego de los hallazgos 
de investigadores como Flemming y Hertwig (véase cap. 4, La organi­
zación de las células) sobre los cromosomas y su potencial función en 
la transmisión de la información genética, se desarrollaron numero­
sas investigaciones que fueron fortaleciendo la certeza de que en los 
cromosomas estaba la clave de dicha información.
t
A la vez, estos descubrimientos abrían nuevas cuestiones para se­
guir investigando. A comienzos de la década de 1940, varios científi­
cos estaban concentrados en una pregunta: ¿cómo es posible que los 
cromosomas, esos pequeños “grumos de materia”, sean los portado­
res de la enorme y tan compleja cantidad de información genética? 
Ligados a estas inquietudes había otros interrogantes: ¿cuál es el com­
puesto químico que porta la información? ¿De qué manera puede ese 
compuesto duplicarse y transmitirse a la descendencia?
Como muchas veces sucede a lo largo de la historia de las ciencias, 
algunos hallazgos llegan “demasiado temprano” a lacomunidad cien­
tífica y no logran ser interpretados desde los marcos teóricos que do­
minan una cierta época, o, dicho de otro modo, aún no se ha instala­
do aquella pregunta que dicho hallazgo pueda contribuir a responder. 
Esto es lo que sucedió con la molécula de ADN, aislada por primera 
vez en 1869 por el bioquímico suizo Friedrich Miescher (1844-1895) 
pocos años después de que Darwin publicara El origen de las especies 
y Mendel presentara sus resultados a la Sociedad de Historia Natural 
de Brünn.
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80 SECCIÓN II | LA UNIDAD DE LA VIDA
(a ) Nucleôtldos de purina
Purina
Fosfato 
Pr f C
Desoxirribosa
Adenina
I NH2 I
ñ - H -C v II^A |
9 N C 0 H
0 -P-0 -CH2 0 N N
O
i f f H
I h i
Desoxladenoslna monofosfato 
Guanina
OII
; a " C T ^ N - HN
H H H
f I
OH H
(b ) Nucleôtldos de pirimidina 
Plrimldina
Fosfato 
P
Desoxirribosa
Citosina
I NH2~~
9 ' H_C\ N- è ^ ^ C - N H 2
o -p -o -ch2 o I N
le
h 3c -c -x '" n -h
J T 1
H -C -
9 -
-O-P-O -ÇH2 Q
-, ó. L
- ¿H
N''
O
.. H 1
L i
H
Desoxiguanosina monofosfato Desoxitimidina monofosfato
F ig . 5 -1 1 . E S T R U C T U R A D E U N N U C L E Ó T ID O D E A D N . U n n u t le ó t íd o d e 
A D N tie n e tre s c o m p o n e n te s : d o s d e e llo s so n In v a ria n te s - u n a zú ca r d e c in c o c a rb o n o s 
y u n g ru p o fo s fa to - y u n te rc e r c o m p o n e n te v a r ia b le q u e p u e d e ser u na d e las c u a tro 
bases n itro g e n a d a s . Las bases n itro g e n a d a s d e te rm in a n los c u a tro t ip o s d e n u c le ó tid o s 
d ife re n te s q u e se e n c u e n tra n e n e l A D N : (a) n u c le ó tid o s d e p u r in a : fo rm a d o s p o r las 
bases n itro g e n a d a s g u a n in a (G) y a d e n in a (A), q u e son p u rln a s , (b) n u c le ó tid o s d e p lr im i- 
d ln a : fo rm a d o s p o r las bases n itro g e n a d a s t lm ln a (T ) y c ito s ln a (C), q u e son p lr im id ln a s .
Miescher, que investigaba las estructuras celulares, estaba intere­
sado en encontrar un procedimiento que le permitiera “demoler el 
edificio celular” y aislar así sus componentes. Al exponer células a una 
enzima, la pepsina, encontró que quedaba un residuo nuclear cuya 
composición y estructura eran totalmente diferentes de aquellas de 
las otras estructuras. La sustancia que Miescher aisló era blanca y 
azucarada, ligeramente ácida y contenía fósforo. Por encontrarla sólo 
en el núcleo de las células, la llamó “nucleína”, nombre que luego cam­
bió en ácido nucleico y mucho después en ácido desoxirribonucleico 
(ADN), para distinguirlo del ácido ribonucleico (ARN).
En los años siguientes se avanzó poco en la determinación de la 
estructura molecular del ADN hasta que, en 1885, el bioquímico ale­
mán Albrecht Kossel (1853-1927) determinó que la nucleína estaba 
formada por proteínas y otra sustancia, los ácidos nucleicos. En otro 
experimento eliminó las proteínas asociadas con los ácidos nuclei­
cos y aisló los distintos tipos de bases nitrogenadas que conforman el 
ADN. También concluyó que en los ácidos nucleicos había, además, 
un azúcar pero no pudo precisar cuál. Por estos trabajos, Kossel re­
cibió el Premio Nobel en 1910. En las décadas siguientes no hubo un 
interés particular en el ADN, dado que no se había sugerido ningún 
papel para él en el metabolismo celular. Sin embargo, su discípulo y 
colega el bioquímico ruso-estadounidense Phoebus A. Levene (1869-
1940) continuó con las investigaciones sobre los ácidos nucleicos y, 
en la década de 1920, definió acertadamente la estructura de los nu­
cleótidos (véase Apéndice 2, La química de los seres vivos). Cada nu- 
cleótido de ADN está compuesto por una base nitrogenada, un azúcar 
de desoxirribosa y un grupo fosfato. Hay dos clases de bases nitrogena­
das: las purinas y las pirimidinas. En el ADN hay dos tipos de purinas: 
la a d e n in a (A) y la g u a n in a (G) y dos tipos de pirimidinas, la c ito s in a 
(C) y la t i m i n a (T). Así, el ADN contiene cuatro tipos de nucleótidos 
que se diferencian sólo por sus bases nitrogenadas (fig. 5-11). Leve­
ne hizo otra deducción: la unidad estructural del ADN era un tetra- 
nucleótido formado por los cuatro nucleótidos unidos y propuso que 
ese tetranucleótido se repetía, de manera invariante, a lo largo de la 
molécula. Esta deducción, hoy considerada incorrecta, que dominó el 
pensamiento científico sobre la naturaleza del ADN por más de una 
década, obstaculizó en cierto modo la dilucidación de su estructura.
En diversos laboratorios se llevaron a cabo análisis químicos que 
demostraron que el cromosoma eucarionte contenía ADN y proteí­
nas en cantidades aproximadamente iguales. Esto dificultaba decidir 
cuál de ambos sería con mayor probabilidad el portador de la infor­
mación hereditaria, es decir, desempeñaría el papel de material gené­
tico. No obstante, las proteínas, por ser más complejas, parecían ser
(a)
(b)
Inyección de bacterias (neumococos)
Bacterias virulentas, 
encapsuladas (cepa S), 
vivas r
Bacterias no virulentas, 
no encapsuladas (cepa R), 
vivas
Ratón
Inoculado
Muere
Vlve
—
Bacterias virulentas, 
encapsuladas (cepa S), 
muertas por calor Vive
F ig . 5 -1 2 . EL E X P E R IM E N T O DE G R IF F IT H . G rlf f ith in y e c tó d is t in ta s cepas d e 
b a c te r ia s e n ra to n e s en d ife re n te s c o n d ic io n e s c o n e l o b je to d e o b s e rv a r e n q u é casos 
e s to s a d q u ir ía n o n o la n eu m o n ía ..
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CAPÍTULOS i LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 81
las candidatas más probables: son polímeros constituidos por combi­
naciones variadas de los 20 tipos diferentes de aminoácidos que exis­
ten en las células, mientras que el ADN es un polímero formado sólo 
por cuatro tipos de nucleótidos.
Los biólogos teóricos se apresuraron en señalar que los ami­
noácidos podían disponerse en una variedad de formas distintas y 
constituir "el lenguaje de la vida”, que deletrearía las instrucciones 
para las numerosas actividades de la célula. Muchos investigadores 
prominentes creían que los genes mismos eran proteínas. Pensa­
ban que los cromosomas contenían modelos maestros de los que 
se copiaban todas las proteínas que podría necesitar la célula. Esta 
hipótesis, si bien era lógica, resultó errónea. Este error es, en parte, 
heredero de otro error anterior: los tetranucleótidos propuestos por 
Levene, que mostraban a los ácidos nucleicos como moléculas con 
poca capacidad de contener información variada.
La hipótesis alternativa postulaba al ADN como el portador de la 
información genética. Para rastrear el origen de esta idea, es necesa­
rio retroceder hasta la década de 1920 y retomar un importante hilo 
en la historia de la biología moderna.
Los experimentos con bacterias y el factor transformador
Varias investigaciones fueron fortaleciendo la pista que identifica­
ría el ADN como la molécula portadora de la herencia.
. Los trabajos de Fredericlc Griffith (1881-1941). En 1928, este microbió­
logo inglés intentaba desarrollar vacunas contra Streptococcus pneumo- 
niae, una bacteria causante de un tipo de neumonía en seres humanos, 
una enfermedad muy grave. En aquellos días, antes del desarrollo de los 
antibióticos, la neumonía bacteriana podía llevar incluso a la muerte. 
Griffith trabajó con dos cepas o variedades de Streptococcus-, la varie­
dad S, que es virulenta pues posee una cápsula que impide la acción del 
sistema inmunitario, y la variedad R, desprovista de cápsula y, por lo 
tanto, no virulenta. Con ella realizó una serie de experimentos que se 
describen en la figura 5-12. (fig. 5-12). Griffith destruyó las bacterias 
de la cepa S mediante calor y mezcló sus restos celulares con las inocuas 
bacterias de la cepa R vivas. Cuando inyectó a los ratones esta mezcla, 
los resultados fueron sorprendentes: los ratones morían de neumonía. 
¿Cómo era posible esto siendo que la cepa virulenta estaba muerta? 
Griffithconcluyó que las bacterias no virulentas se habían transfor­
mado en virulentas. Además observó que sus descendientes también 
eran virulentos, por lo cual dedujo que “algo” se había transmitido desde 
las bacterias S muertas a las bacterias R vivas, volviéndolas letales. Este 
fenómeno se denominó transformación y el “agente" transmitido fue 
llamado factor transformador.
• Los trabajos del médico canadiense Oswald T. Avery (1877-1955) 
y de Colin M. MacLeod (1909-1972) y Maclyn McCarty de la Uni­
versidad de Rockefeller, en Nueva York. En 1943, estos investiga­
dores realizaron experimentos de transformación similares a los 
que había realizado Griffith. Pero esta vez utilizaron enzimas (pro- 
teasas y desoxirribonucleasas) para inactivar en forma selectiva 
las proteínas y el ADN, respectivamente. Los resultados mostra­
ron que sólo el tratamiento con desoxirribonucleasas impedía la 
transformación bacteriana. El llamado “factor transformador” era 
el ADN.
Posteriormente se realizaron experimentos similares con ADN ais­
lado de cepas bacterianas emparentadas y se analizaron ciertas carac­
terísticas determinadas genéticamente -como se había hecho antes 
con la cápsula de los estreptococos de la neumonía- demostrando 
fiue podían transferirse de una cepa a la otra.
F ig . 5 -1 3 . B A C TE R IÓ F A G O S T U S A D O S POR LOS M IE M B R O S D EL G R U ­
P O D EL FA G O . C ada b a c te r ió fa g o ! está fo rm a d o p o r u ñ a cabeza q u e e n las m lc ro fo - 
to g ra fía s e le c tró n ic a s se v e c o m o u n h e x á g o n o c o n u n e n s a m b la je c o m p le jo e n la co la . 
Estos b a c te r ió fa g o s se u n e n a las cé lu la s d e £ co!i p o r m e d io d e fib ra s d e lg a d a s , q u e se 
e x tie n d e n d e s d e el e n s a m b le d e la co la .
Aunque los resultados de Avery y sus colegas evidenciaron que el 
ADN era el material genético, su descubrimiento no obtuvo el reco­
nocimiento merecido. Los argumentos en contra hacían referencia 
a que los experimentos se habían realizado con bacterias, organis­
mos que se consideraban “inferiores" y “diferentes”. Pero tal vez la no 
aceptación de los resultados experimentales se debió principalmente 
a que la mayoría de los biólogos aún seguían apostando por las pro­
teínas como las moléculas más idóneas para contener la información 
genética.
Los experimentos con bacteriófagos: la reivindicación del ADN
En la década de 1940, varios investigadores iniciaron una serie de 
estudios que confirmarían finalmente la identidad de la molécula 
portadora de la información genética.
♦ En 1943, el físico Max Delbrück (de origen alemán) y el microbió­
logo Salvador Luria (1912-1991) (de origen italiano) comenzaron a 
estudiar un grupo de virus que atacan células bacterianas denomi­
nados b a c te r ió fa g o s o fa g o s (véase Acerca de los virus, en Cap. 10). 
¿Cuál fue la razón por la que eligieron este modelo experimental? En 
primer lugar, los fagos se pueden mantener fácilmente en el labora­
torio ya que no requieren un instrumental demasiado complejo. Por 
otra parte, veinticinco minutos después de que un virus infecta a una 
bacteria, la célula estalla liberando una centena o más de virus nue­
vos, todos copias exactas del original. Otra ventaja (que no se descu­
brió hasta después de comenzada la investigación) es que los fagos 
se pueden identificar fácilmente con el microscopio electrónico (fig.
5-13).
Pero su mayor ventaja la aportó el análisis químico de los bacte­
riófagos que reveló que están formados sencillamente por ADN y 
proteínas, los dos candidatos prominentes en la contienda acerca 
de cuál era la sustancia portadora de la información genética. 
Esta simplicidad química del bacteriófago ofreció a los genetistas 
una oportunidad notable: la información genética viral, que di­
rige la síntesis de nuevos virus dentro de las células bacterianas, 
debía de estar en uno de los dos tipos de moléculas que los cons­
tituyen. Si podían aislarse ambos componentes virales y analizar
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8 2 SECCIÓN II ¡ LA UNIDAD DE LA VIDA
MUESTRA A
(a) In fe c c ió n
MUESTRA B
(c) S e p a ra c ió n (p o r c e n tr ifu g a c ió n )
(b a c te r ia In fe c ta d a c o n N o ra d ia c tiv o 
3 2 P) N o ra d ia c tiv o
R a d ia c t iv o 
( c u b ie r ta s v ira le s 
v a c ía s c o n 3^S)
F ig . 5 -1 4 . ¿A D N O P R O TE IN A S ? El p ro c e d im ie n to l le v a d o a c a b o p o r H e rs h e y y 
C hase u t il iz ó m a rc a d o re s ra d ia c tiv o s para s e g u ir el ras tro d e cada t ip o d e m o lé c u la . Te­
n ie n d o e n c u e n ta q u e los á c id o s n u c le ic o s c o n t ie n e n fó s fo ro y las p ro te ín a s c o n tie n e n 
azu fre , p re p a ra ro n d o s m u e s tra s d e c u lt iv o s (A y B m a rc ad a s ra d ia c tiv a m e n te ). H e rshe y 
y C hase In te rp re ta ro n q u e s ó lo e l A D N v ira l In g resab a en las cé lu las, m ie n tra s q u e las 
p ro te ín a s q u e d a b a n afuera.
F ig . 5 -1 5 . B A C TE R IÓ F A G O S A T A C A N D O A U N A C ÉLU LA DE E. C O LI. La
m ic ro fo to g ra fía e le c tró n ic a m u e s tra b a c te r ió fa g o s e n a c c ió n . Los v iru s se a d h ie re n a la 
cé lu la b a c te r ia n a p o r sus fib ra s ca u da le s ; e l A D N v ira l, c o n te n id o d e n t ro d e la cabeza d e l 
v iru s , es In y e c ta d o a tra vé s d e la c o la d e n tro d e la cé lu la . C o m o se p u e d e o bs e rva r, las 
cabezas d e a lg u n o s d e los v iru s e s tá n vacías, lo q u e In d ica q u e e l p ro c e s o d e In y e c c ió n 
ya ha o c u rr id o . U n c ic lo c o m p le to d e In fe c c ió n v ira l e m p le a só lo u n o s 25 m in u to s . A l fin a l 
d e e s te p e río d o , a lre d e d o r d e 100 p a rtíc u la s v ira les nue va s so n lib e ra d a s d e la cé lu la .
su comportamiento por separado, entonces se podría confirmar 
la identidad química de la molécula portadora de la información 
genética.
En torno de Delbrück y Luria se constituyó, en el laboratorio de bio­
logía cuantitativa de Coid Spring Harbor, un grupo de investigadores 
que, en mayor o menor medida, valoraban el aporte de la física a los 
estudios biológicos, aunque muchos de ellos veían con preocupación 
el riesgo de reducir las explicaciones sobre la vida a explicaciones pu­
ramente fisicoquímicas. Este grupo se denominó "Grupo del Fago” y 
marcó un hito en los estudios sobre genética. El nombre se debió al 
éxito del modelo experimental diseñado, que más adelante fue ajusta­
do entre la comunidad de científicos que trabajaban sobre este tema: 
en 1944 acordaron en centrar sus investigaciones en un mismo grupo 
de fagos (el fago T) y en una única bacteria (Escherichia coli). Algunos 
historiadores consideran a este grupo como el fundador de la Biología 
Molecular.
• En 1952, los bioquímicos estadounidenses Alfred D. Hershey 
(1908-1997) y Martha Chase, en Nueva York, llevaron a cabo un 
conjunto de experimentos simples pero ingeniosos para dilucidar 
cuál de las dos moléculas era la portadora de la información gené­
tica ( f ig . 5 - 1 4 ) . Utilizaron para ello técnicas de marcación radiac­
tiva, fagos T y bacterias Escherichia coli.
Las microfotografías electrónicas mostraron que el bacteriófago 
se adhiere a la pared celular bacteriana por medio de las fibras 
de su cola y que inyecta su ADN en la célula, dejando afuera la 
cubierta de proteína vacía ( f ig . 5 - 1 5 ) . La proteína es sólo un “en­
vase” para el ADN del bacteriófago que penetra en la célula conte­
niendo el mensaje hereditario completo de la partícula viral. Una 
vez dentro de la célula, este material dirige la formación de más 
ADN y de proteínas virales utilizando para ello la maquinaria de 
la célula infectada. Los resultados contribuyeron definitivamente 
a dilucidar el tema en debate: el ADN es la molécula portadora de 
la informacióngenética.
En 1969, Hershey recibió, junto con Delbrück y Luria, el Premio 
Nobel por sus "descubrimientos vinculados al mecanismo de re- 
plicación y a la estructura genética de los virus”.
A partir de estos trabajos, otras líneas experimentales dieron peso 
adicional al argumento en favor del ADN. Por ejemplo, Erwin 
Chargaff (1905-2002), un bioquímico de origen ucraniano que 
trabajaba en la Universidad de Columbia, comparó el contenido 
en purina y pirimidina del ADN de muchas especies diferentes 
y halló que las proporciones de las cuatro bases nitrogenadas en 
una misma(especie son constantes. Sin embargo, esta proporción 
varía entre una especie y otra. Estas variaciones en la composición 
de bases bien podrían explicar las diferencias entre las distintas 
especies. Parte de los resultados de Chargaff se reproducen en el 
c u a d r o 5 -1 .
A pesar de todas las evidencias a favor de que el ADN es el mate­
rial genético, quedaba sin respuesta una pregunta crítica: ¿de qué 
manera está codificada la información en el ADN? La respuesta 
estaba en la misma estructura de la molécula de ADN y sería de­
velada por el biólogo estadounidense James D. Watson y el físico 
inglés Francis H. C. Crick.
Esta búsqueda estuvo orientada por la pregunta acerca de cómo la 
estructura del material genético satisfacía el cumplimiento de su 
función biológica. El material genético debía cumplir, como míni­
mo, cuatro requisitos:
1. Contener una gran cantidad de información, lo cual debía mani­
festarse como una gran variedad de combinaciones posibles entre 
los componentes de la molécula.
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CAPÍTULOS | LA CONTINUIDAD DE LA VIDA 83
2 P r o d u c ir c o n g r a n p re c is ió n u n a c o p ia d e s í m is m a a n te s d e c a d a 
d iv is ió n c e lu la r .
3 S e r q u ím ic a m e n te e s ta b le , d e m o d o q u e la in f o r m a c ió n id é n t ic a 
p a s a d e g e n e ra c ió n e n g e n e ra c ió n y la p ro g e n ie se p a re c e a su s p r o ­
g e n ito re s .
4 . S e r c a p a z d e c a m b ia r , o m u ta r . L o s "e rro re s d e c o p ia ” t a m b ié n d e ­
b ía n s e r t r a n s m it id o s f ie lm e n t e a la s ig u ie n te g e n e ra c ió n . É s ta es 
u n a p r o p ie d a d m u y im p o r t a n t e d a d o q u e , s in la c a p a c id a d p a r a 
r e p l ic a r lo s "e r ro re s ”, n o h a b r í a v a r ia c ió n g e n é t ic a a lo la r g o d e la 
h is to r ia d e la v id a .
Con estos requisitos in mente, Watson y Crick emprendieron la
búsqueda de un modelo que los satisficiera.
CUADRO 5-1. C omposición porcentual del ADN en varias especies.
Fuente Adenina
(%)
Guanina
(%)
Citosina
(%)
Timina
(%)
Ser humano 30,4 19,6 19,9 30,1
Trigo 28,1 21,8 22,7 27,4
£ coli 24,7 26,0 25,7 23,6
Erizo de mar 32,8 17,7 17,3 32,1
EL MODELO DE WATSON Y CRICK
En los primeros años de la década de 1950, Watson y Crick comen­
zaron a analizar el problema de la estructura molecular del ADN en 
el laboratorio Cavendish en Cambridge, Inglaterra. El primer paso 
fue examinar y contrastar los datos existentes hasta el momento, 
acerca del ADN. Para la época en que Watson y Crick hacían sus 
elucubraciones, había cierto acuerdo en la comunidad científica, en 
los siguientes aspectos:
• La molécula de ADN era muy grande, larga y delgada, y estaba 
compuesta de nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas 
adenina, guanina, timina y citosina.
• Los datos de Chargaff que indicaban, dentro del error experimental, 
que en cada especie la cantidad de adenina (A) es igual que la de ti­
mina (T) y que la de guanina (G) es igual que la de citosina (C): [A] 
= [T] y [G] = [C]. Sin embargo, la proporción entre ambos pares de 
nucleótidos variaba entre una especie y otra (Cuadro 5-1).
• Los nucleótidos estaban ensamblados en unidades, los tetranu- 
cleótidos, que se repetían a lo largo de la cadena (este concepto 
erróneo se arrastraba desde la propuesta de Levene).
• El químico estadounidense Linus Pauling (1901-1994) había pro­
puesto en 1950 que las proteínas formaban hélices que eran man­
tenidas por puentes de hidrógeno entre los giros sucesivos. Pau­
ling sugirió que el ADN podía presentar una estructura similar.
• La hipótesis sugerida por Pauling se veía apoyada por otro ha­
llazgo realizado en el laboratorio del físico neozelandés Maurice 
Wilkins. La física inglesa Rosalind Franklin (1920-1958), que tra­
bajaba en ese mismo laboratorio, había obtenido radiografías de la 
molécula de ADN aplicando la técnica de difracción de rayos X.
(a) (b)
F ig . 5 -1 6 . M O D E L O D E LA E S TR U C TU R A M O L E C U L A R D E L A D N . (a) La
e s tru c tu ra d e u na p o rc ió n d e u na d e las d o s ca d en a s d e una m o lé c u la d e A D N . Cada 
n u c le ó t ld o c o n s is te e n u n a z ú c a r d es o x lrr lb o s a , u n g ru p o fo s fa to y u na base p ú r lc a o 
p ir lm íd ic a . N ó te se la s e c u e n c ia re p e tid a a zú ca r-fo s fa to -a z ú c a r-fo s fa to q u e fo rm a el es­
q u e le to d e la m o lé c u la . El g ru p o fo s fa to d e cada n u c le ó tld o , q u e está u n id o al c a rb o n o 5 ' 
d e l a zú ca r d e ese n u c le ó tid o , se u n e al c a rb o n o 3 'd e la s u b u n ld a d d e a zú ca r d e l n u c le ó ­
t ld o c o n t ig u o . La se cu e n c ia d e bases es va riab le . A qu í, e l o rd e n d e los n u c le ó tid o s - q u e 
p o r c o n v e n c ió n se o rd e n a n e n la d ire c c ió n 5' a 3 - es GACTT. (b) La e s tru c tu ra d e d o b le 
c a d en a d e la m is m a p o rc ió n d e u na m o lé c u la d e A D N . Las ca d en a s se m a n t ie n e n u n id a s 
p o r p u e n te s d e h id ró g e n o (re p re s e n ta d o s a q u í p o r g u io n e s ) e n tre las bases. N ó te s e q u e 
la a d e n in a y la t lm ln a fo rm a n d o s p u e n te s d e h id ró g e n o , m ie n tra s q u e la g u a n in a y la 
c ito s in a fo rm a n tres. P or es ta razón , la a d e n in a p u e d e apa rearse s ó lo c o n la t lm ln a y la 
g u a n in a s ó lo c o n la c ito s in a , y e l o rd e n d e las bases e n u na c a d en a -G A C T T - d e te rm in a 
el o rd e n d e las bases e n la o tra c a d en a c o m p le m e n ta r ia -C T G A A -. Las ca d en a s s o n a n ­
tip a ra le las , es dec ir, la d ire c c ió n d e s d e el e x tre m o 5 ’ a 3 'd e u na es o p u e s ta a la d e la o tra .
Estas radiografías revelaban la existencia de una estructura repe­
titiva a intervalos regulares que, según las mediciones de Wilkins, 
correspondía a un conjunto de cuatro nucleótidos de ADN. Las 
imágenes radiográficas de moléculas de ADN procedentes de las 
más variadas especies animales y vegetales eran idénticas. Ade­
más, la imagen sugería la existencia de una doble cadena enrosca­
da sobre sí misma formando una estructura helicoidal.
Watson y Crick comenzaron a elaborar un modelo de la estructura 
del ADN que concordara con los datos previamente conocidos y que, a 
la vez, explicara su papel biológico. No hicieron experimentos en el sen­
tido habitual, sino que su estrategia consistió en construir una estructura 
tridimensional que reprodujera espacialmente una macromolécula que
Purinas Pirimidinas
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84 SECCIÓN II I LA UNIDAD DE LA VIDA
RECUADRO 5-1
El ADN como portador de información
El modelo de Watson y Crick mostró que la molécula de ADN 
es capaz de almacenar grandes cantidades de información. La in­
formación se encuentra en el ordenamiento lineal o secuencia de 
las cuatro bases que lo componen y cualquier orden de las bases 
a lo largo de la cadena es posible. Dado que el número de pares 
de bases es de aproximadamente 5.000 en el virus más simple co­
nocido y que alcanza los 3.000 millones en los 46 cromosomas 
humanos, el número de combinaciones posibles de las cuatro ba­
ses es astronómico. El ADN de una solacélula humana, que ex­
tendido en una hebra única mediría casi 2 metros de largo, puede 
contener información equivalente a unas 600.000 páginas impre­
sas de 500 palabras cada una o a una biblioteca de alrededor de
1.000 libros. El genoma humano se decodificó por completo en el 
año 2003 luego de más de 10 años de trabajo continuo y ahora sa­
bemos que contiene información correspondiente a unos 25.000 
genes. De este modo, la estructura del ADN puede dar cuenta de 
la enorme diversidad de los seres vivos.
ENSAYO 5-2
¿QUIÉN HUBIERA PODIDO DESCUBRIRLO?
"Se plantea el interrogante ¿qué hubiera ocurrido si Watson y 
yo no hubiésemos descubierto la estructura del ADN? Me dicen 
que esta historia'contingente'no tiene buena reputación entre los 
historiadores, aunque si un historiador no puede dar respuestas 
plausibles a estos interrogantes, no veo cuál es el objeto de un aná­
lisis histórico. Si a Watson lo hubiese matado una pelota de tenis, 
estoy razonablemente seguro de que yo solo no hubiese resuelto 
la estructura, pero ¿quién hubiera podido? Olby recientemente se 
planteó esta cuestión. Watson y yo siempre pensamos que Linus 
Pauling habría reconsiderado la estructura si hubiese podido ver 
los datos de rayos X del King's College, pero hace poco dijo que, 
aunque a él inmediatamente le gustó nuestra estructura, demoró 
un poco en decidir finalmente que la suya era errónea. Sin nuestro 
modelo, jamás lo hubiera hecho. Rosalind Franklin estaba tan sólo 
a dos pasos de la solución. Necesitaba saber que las dos cadenas 
deben tener direcciones opuestas y que las bases, en sus formas 
tautoméricas correctas, estaban apareadas. No obstante, estaba a 
punto de abandonar el King's College y el ADN para trabajar en el 
virus mosaico del tabaco (TMV) con Bernal. Maurice Wilkins nos ha­
bía anunciado, justo antes de enterarse de nuestra estructura, que 
iba a dedicarse a trabajar a tiempo completo en el problema. Nues­
tra persistente propaganda en favor de la construcción de mode­
los también tuvo su efecto (antes les habíamos prestado nuestras 
plantillas para construir modelos, pero ellos no las habían usado) y 
él se propuso hacer la prueba. Yo dudo que el descubrimiento de la 
estructura pudiese haber demorado más de dos o tres años.
Sin embargo, hay un argumento más general, propuesto recien­
temente por Gunther Stent y apoyado por un pensador tan refinado 
como [Peter] Medawar. Dice que si Watson y yo no hubiésemos des­
cubierto la estructura, en vez de revelarse de una sola vez, completa, 
habría surgido poco a poco y su impacto hubiese sido mucho menor. 
Por este tipo de razonamiento, Stent ha sostenido que un descubri­
miento científico se parece más aúna obra de arte de lo que se suele 
admitir. El estilo, argumenta, es tan importante como el contenido.
No estoy completamente convencido de su argumento, por lo 
menos en este caso. En lugar de creer que Watson y Crick hicieron 
la estructura del ADN, yo más bien pondría el acento en que fue 
la estructura la que hizo a Watson y Crick. Después de todo, yo era 
casi totalmente desconocido en esa época y a Watson se lo con­
sideraba en la mayoría de los círculos como demasiado brillante 
para ser realmente bueno. Pero me parece que lo que se pasa por
alto en esos argumentos es la belleza intrínseca de la doble hélice 
de ADN. Es la molécula la que tiene estilo, tanto como los científi­
cos. El código genético no se reveló todo de una vez, pero no dejó 
de impactar cuando se terminaron de acomodar las piezas. Dudo 
que lo importante haya sido que fuese Colón quien descubrió 
América; mucho más importante fue el contar con la gente y el 
dinero necesarios para explotar el descubrimiento, una vez que se 
produjo. Creo que éste es el aspecto de la historia de la estructura 
del ADN que exige atención, más que los elementos personales 
en el acto del descubrimiento, por interesantes que puedan ser 
como tema de lección (mala o buena) para otros investigadores."
Francis Crick. La doble hélice: una visión personal. N ature 1974; 
248:766-9.
W a ts o n (a la iz q u ie rd a ) y C rick e n 1953, c o n u n o d e sus m o d e lo s d e l A D N . "El AD N , 
sa b en , es e l o ro d e M idas", d i jo M a u r ic e W ilk ins , c o n q u ie n c o m p a r t ie ro n e l P re m io 
N o b e l, “to d o e l q u e lo to c a e n lo q ue ce ".
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capítulos i l a c o n t in u id a d de la v id a 85
ENSAYO 5-3
DETRÁS DE TODO GRAN DESCUBRIMIENTO... ROSALIND FRANKLIN Y LA ESTRUCTURA DEL ADN
En su relato autobiográfico La d o b le hé lice , refiriéndose a 
Rosalind Franklin, James Watson dice:"... bastaba con fijarse en 
ella para saber que no se doblegaría con facilidad. Se abstenía 
deliberadamente de realzar sus cualidades femeninas. Aunque 
sus rasgos eran angulosos, no carecía de atractivo, y si hubiera 
prestado un poco más de interés a su modo de vestir habría re­
sultado deslumbrante. Pero no lo hacía". Sin embargo, en otros 
capítulos de su libro y particularmente en el epílogo, Watson 
deja de lado este tipo de comentarios frívolos y rescata a R. 
Franklin en su dimensión científica al expresar que "compren­
dió con varios años de retraso las luchas que debe enfrentar 
una mujer inteligente para ser aceptada en un mundo cientí­
fico que, a menudo, considera a las mujeres como meras dis­
tracciones del trabajo reflexivo serio". Eran tiempos en los que 
para una mujer, una carrera científica era algo casi vedado. Pero 
aun así, Rosalind Elsie Franklin (1920-1958) obtuvo su doctorado 
en Química Física en la Universidad de Cambridge en 1945. 
Luego de perfeccionarse en la técnica de difracción de rayos X 
en París, regresó a Cambridge y se incorporó al laboratorio de 
John Randall del King's College. Allí trabajaba Maurlce Wilkins, 
quien investigaba la estructura del ADN y no quería competi­
dores en ese tema, mucho menos si se trataba de una mujer... 
"Casi desde el mismo momento en que llegó al laboratorio de 
Maurice, empezaron a contrariarse mutuamente", dice Watson. 
Wilkins pretendía que Rosy, como la llamaban, fuese sólo su ayu­
dante. Rosalind, por su parte, estaba convencida de que el ADN 
era problema suyo y no se consideraba ayudante de Wilkins. 
Debido a su condición de género, no era fácil para R. Franklin 
enfrentar formalmente a sus colegas masculinos en las discu­
siones académicas, si bien, según Watson, tenía "modalidades 
beligerantes". Sin embargo, ella estaba decidida a encontrar el 
secreto del ADN y comenzó a sacar fotografías mediante la téc­
nica de difracción de rayos X. En 1952, Rosalind consiguió las 
primeras fotografías del ADN, una de las cuales, la número 51, 
llegó a manos de Watson y Crick. No fue ella quien se la dio, sino 
Wilkins, sin su conocimiento ni consentimiento. Esta fotografía 
constituyó una de las claves fundamentales para arribar al mo­
delo de doble hélice. Al poco tiempo, en 1953, la revista N a tu re 
pubicó el famoso trabajo que describe la estructura del ADN 
como una doble hélice con dos cadenas antiparalelas unidas 
por puentes de hidrógeno entre los nucleótidos (representa­
dos por las letras A, T, G y C) y con los grupos fosfato y azúcares 
hacia el lado de afuera de las cadenas. Los autores eran Watson,
Crick y Wilkins, pero la autora de la famosa fotografía no figu­
raba en los créditos. En el mismo número de la revista apareció 
un artículo de Rosalind Franklin, que daba evidencia adicional 
a los datos de la estructura del ADN, pero éste no es"el"trabajo 
que todos recuerdan.
Al poco tiempo, Rosalind continuó trabajando sobre virus, 
pero no llegó a ver el fruto de su labor: murió de cáncer en 
1958, a los 37 años. Cuatro años más tarde, Watson, Crick y Wi­
lkins recibían el Premio Nobel por dilucidar la estructura de la 
molécula portadora de la información genética.
R o sa lind F rank lin , fo to g ra f ia d a m ie n tra s to m a b a v a c a c io n e s e n Franc ia e n 1950 o 1951.
.....................................................................,debía satisfacer simultáneamente una "lógica” química, una espacial y 
una biológica. Para ello reprodujeron con hojalata las formas y tama­
ños relativos de los distintos componentes del ADN, y representaron 
con alambres las uniones químicas entre ellos. De este modo, se dispu­
sieron a encajar cada una de las piezas de su rompecabezas molecular 
(recuadro 5-1, El ADN como portador de la información genética).
A pesar de que había muchos investigadores interesados en descu­
brir los secretos de la estructura del ADN, los primeros en lograrlo 
fueron Watson y Crick (ensayo 5-2, ¿Quién hubiera podido descu­
brirlo? y ensayo 5-3, Detrás de todo gran descubrimiento... Rosa­
lind Franklin y la estructura del ADN).
A medida que trabajaban con el modelo, comenzaron a advertir 
varios hechos interesantes. Uno de ellos fue que los cuatro tipos de 
nucleótidos diferentes que forman cada una de las cadenas de la do­
ble hélice pueden acoplarse en cualquier orden o secuencia. Dado 
que una molécula de ADN puede tener miles de nucleótidos de largo, 
la variedad de secuencias diferentes posibles es enorme y la variedad, 
como se recordará, es uno de los requisitos primarios del material 
genético. Debe recordarse también que los nucleótidos se diferencian 
entre sí por sus bases nitrogenadas, de manera que lo que varía es 
justamente la secuencia de dichas bases.
Otra cuestión que notaron fue que la unión de un nucleótido con
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86 SECCIÓN il I LA UNIDAD DE LA VIDA
(a)
Diámetro 2 nm 
Eje central
Vuelta completa 3,4 nm
remo 5
Surco mayor
Extremo 3'
Surco menor-
Par de bases 
nitrogenadas
Armazón 
azúcar-fosfato
Distancia entre 
bases 0,34 nm
F ig . 5 -17 . LA D O B LE H ÉLIC E D EL A D N . (a) El a rm a z ó n d e la hé lice 
está c o m p u e s to p o r las u n id a d e s a z ú c a r-fo s fa to d e los n u c le ó tid o s . Los p e l­
d a ñ o s e s tá n fo rm a d o s p o r b ases n itro g e n a d a s , las p u r ln a s a d e n ln a y g u a n in a 
- c o n u na e s tru c tu ra d e a n illo d o b le - y las p lr lm ld ln a s t in t in a y c lto s ln a m ás pequeñas, 
c o n su e s tru c tu ra d e a n illo s im p le . C ada p e ld a ñ o está fo rm a d o p o r d o s bases, u na p u rln a 
e n fre n ta d a a u na p lr im id ln a . D os p u rln a s c o m b in a d a s te n d ría n m ás d e 2 n a n ó m e tro s y 
d o s p lr lm id ln a s n o a lcanza rían para c u b r ir esta d is ta n c ia . Pero u na p u r in a a pa reada en 
cada p e ld a ñ o c o n u na p lr im id ln a m a n t ie n e u n d iá m e tro c o n s ta n te d e 2 n a n ó m e tro s en 
to d a la lo n g itu d d e la m o lé c u la , (b) F o to g ra fía d e d ifra c c ió n d e rayos X d e l A D N , to m a d a 
p o r R osa llnd F rank lln , q u e re s u ltó dec is iva para la d ilu c id a c ió n d e la e s tru c tu ra d e l ADN. 
Las re fle x io n e s q u e se c ru za n e n el m e d io in d ic a n q u e la m o lé c u la es u na h é lice . Las re­
g lo n e s m u y o scu ras e n las p a rtes s u p e r io r e In fe r io r se d e b e n a las bases, e s tre c h a m e n te 
ap iladas , p e rp e n d ic u la re s al e je d e la h é lice . El c o n o c im ie n to d e las d is ta n c ia s e n tre los 
á to m o s , d e te rm in a d a s c o n fo to g ra fía s d e d ifra c c ió n d e rayos X c o m o esta , fu e crucia l 
para e s ta b le c e r la e s tru c tu ra d e la m o lé c u la d e AD N .
0 0 Lî)nosS
lÍJDEB'
el otro ocurría de una manera específica: el grupo fosfato de cada 
nucleótido, que está unido a su azúcar en la posición 5’ -el quinto 
carbono en el anillo de azúcar- sólo puede unirse al otro azúcar 
en la posición 3’ -el tercer carbono en el anillo de azúcar-. De esta 
manera uno de los extremos de la cadena tiene un carbono 5’ libre 
y el otro, un carbono 3’. A esos extremos se los denomina extre­
mo 5’ y extremo 3’, respectivamente. Como consecuencia de esta 
restricción, las cadenas tienen una dirección. Se puede observar 
en detalle la estructura de una porción de una molécula de ADN 
(fig. 5-16a).
Sin embargo, el descubrimiento más excitante ocurrió cuando 
comenzaron a construir la cadena complementaria. Para ello, dis­
pusieron las cadenas con las bases enfrentadas de manera que las 
cadenas de azúcar-fosfato quedaban en el exterior, y las bases ni­
trogenadas, perpendiculares a la cadena, mirando hacia el interior 
de la estructura. Al intentar unir las bases de una cadena con las 
de la otra, encontraron dos tipos nuevos de restricciones. Por un 
lado, la unión sólo podía ocurrir entre una purina y una pirimi- 
dina. Pero además, a causa de las estructuras de los dos tipos de 
bases, la adenina sólo podía aparearse con la timina mediante dos
puentes de hidrógeno, y la guanina sólo con la citosina a través de 
tres puentes de hidrógeno. Si analizamos de nuevo el cuadro 5-1, 
notaremos cómo estos requisitos químicos explican muy bien los 
datos que había obtenido Chargaff.
Aunque los nucleótidos dispuestos a lo largo de una cadena de la 
doble hélice pueden presentarse en cualquier orden, su secuencia 
determina necesariamente la secuencia de los nucleótidos en la otra 
cadena, debido a la complementariedad de bases (G con C y A con T).
Como consecuencia de esta organización, las cadenas se disponen 
de forma antiparalela: mientras que una sigue la dirección 5’-3’, la otra 
sigue la dirección 3’-5’ (fig. 5-16b).
Así, los dos jóvenes investigadores postularon que la estructu­
ra del ADN debía estar constituida por dos largas cadenas de car­
bono-fosfato con las bases nitrogenadas enfrentadas, entrelazadas 
formando una doble hélice. La estructura podría asimilarse a la 
que se obtendría al retorcer una escalera para formar una hélice, 
manteniendo los peldaños perpendiculares. Se puede observar el 
modelo postulado por Watson y Crick (fig. 5-17). Esta estructura 
daba cuenta de las imágenes de difracción que había encontrado R. 
Franklin.
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CAPÍTULO 5 | LACONTINUIDAD DELA VIDA 87
Fig. 5 -1 8 . IN IC IA C IÓ N DE LA R E P L IC A C IÓ N .
Las uniones puente de hidrógeno entre las bases de ambas cadenas 
aseguraban a la vez la estabilidad de la estructura y la posibilidad de 
separación de éstas en el momento de la duplicación.
En 1962, Watson, Crick y Willdns recibieron el Premio Nobel “por sus 
descubrimientos concernientes a la estructura molecular de los ácidos nu­
cleicos y su importancia en la transferencia de información en la materia 
viva"
LA REPLICACIÓN DEL ADN
Una propiedad esencial del material genético es su capacidad 
para hacer copias exactas de sí mismo. ¿Satisfacía el modelo de 
Watson y Crick este requisito? En su trabajo publicado en la revista 
Nature, en 1953, Watson y Crick escribieron: “No escapa a nues­
tra atención que el apareamiento específico que hemos postulado 
sugiere inmediatamente un posible mecanismo de copiado para el 
material genético”. Esto significa que, implícito en la estructura do­
ble y complementaria de la hélice de ADN, está el mecanismo por 
el cual puede replicarse.
Watson y Crick propusieron un mecanismo de duplicación del 
ADN según el cual, en el momento de la replicación cromosómica, 
los puentes de hidrógeno que unen a las bases se rompen, las bases 
apareadas se separan y la molécula de ADN se abre por el medio. A 
medida que se separan, cada una de las cadenas actúa como un molde 
sobre el cual se ubican nuevos nucleótidos -ya presentes en el cito­
plasma- que se aparean a través de sus bases de manera complemen­
taria a las bases de la cadena original. De este modo se sintetiza una 
nueva cadena que forma la molécula nueva de ADN (véase fig. 5-17).
Como vimos, en el ADN, la complementariedad de las ba­
ses sólo permite dos tipos de apareamiento: timina con adeni- 
na y guanina con citosina. De esta manera, sobre cada cadena 
se forma una copia complementaria de sí misma. Cuando se ha 
copiado la totalidad