En las condiciones que se encuentran 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 torcida. Esta estructura le da al ADN propiedades físicas y químicas que lo hacen muy estable. Esta estabilidad es importante porque evita que las dos cadenas de ADN se rompan espontáneamente y desempeña 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 ocurrirán espontáneamente solo si resultan en un aumento neto de la entropía (indicado principalmente por la liberación de calor). Cuanto mayor sea el aumento de la entropía que acompaña a la formación de la hélice, mayor será la liberación de calor en los alrededores 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. (Por el contrario, la ruptura del ADN conduce a una disminución de la entropía, como lo indica la absorción de calor.)
Nucleótidos
La molécula de ADN está compuesta de muchas subunidades conectadas entre sí en una espiral larga y retorcida. cadena tipo escalera. Las subunidades individuales se llaman nucleótidos. El ADN en las células casi siempre se encuentra en forma bicatenaria, donde dos cadenas de polímeros se unen para formar una sola molécula. En las condiciones de pH (concentración de sal) y temperatura que se encuentran en las células, la formación de una doble hélice da como resultado un aumento neto de la entropía. Esta es la razón por la cual la estructura resultante es más estable que las dos cadenas si permanecieran separadas.
Factores estabilizadores
Cuando dos cadenas de ADN se unen, 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 aumento de entropía adicional proviene de las interacciones entre los nucleótidos en el centro de la hélice; estas se llaman interacciones de apilamiento base. Los grupos fosfato cargados negativamente en la cadena principal de las cadenas de ADN se repelen entre sí. Sin embargo, esta interacción desestabilizadora es superada por las interacciones favorables de enlaces de hidrógeno y apilamiento de bases. Esta es la razón por la cual la estructura de doble hélice es más estable que las cadenas simples: su formación causa una ganancia neta de entropía.
Formas de ADN
El ADN puede adoptar una de varias estructuras de doble hélice diferentes: estas son las formas A, B y Z de 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 dirección opuesta a la forma B y su estructura es 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 por completo qué significado podría tener o si esto tiene alguna importancia evolutiva.
