BASES QUÍMICAS DE LA HERENCIA

EL MATERIAL GENÉTICO: ¿ADN o proteínas?

• El ADN fue aislado por primera vez por el bioquímico suizo Friederich Miescher.

• Miescher encontró esta sustancia sólo en el núcleo de las células por ello la llamó nucleina.

ácido nucleico

ácido desoxirribonucleico

• En 1885, el bioquímico alemán Albrecht Kossel eliminó las proteínas asociadas al ADN y aisló las bases nitrogenadas.

• Kossel concluyó que en el ADN también se encontraba un azúcar, pero no pudo decir cual. (nobel 1910).

• Análisis posteriores demostraron que los cromosomas eucariontes contenían ADN y proteínas.

• Los aminoácidos podían disponerse en una variedad de formas distintas y constituir “el lenguaje de la vida”. Incluso se llegó a pensar que los genes eran proteínas.

Pistas que identifican al ADN como la molécula de la herencia

• Trabajos de Friederick griffith (1928), microbiólogo inglés.

• Intentaba desarrollar vacunas contra Streptococcus pneumoniae.

• El fenómeno descrito por Griffith se denominó transformación y el agente transmitido fue llamado factor transformador.

• Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty (1943) realizaron experimentos similares a los de Griffith, pero con enzimas.

• Oswald en sus experimentos utilizó proteasas y desoxirribonucleasas para inactivar en forma selectiva las proteínas y el ADN de los pneumococos.

• Demostró, que sólo el uso de desoxirribonucleasas impedía la transformación bacteriana.

• El factor transformante era el ADN.

Estructura del ADN

• En la época de Oswald ya se sabía que el ADN estaba estructurado por nucleótidos.

• En 1920, el bioquímico ruso Phoebus A. Levene definió acertadamente la estructura de los nucleótidos.

• Además, Levene dijo que la unidad estructural del ADN eran 4 nucleótidos y que ese tetranucleótido se repetía a lo largo de la molécula.

Las bases nitrogenadas se

clasifican en: • Purinas Adenina (A) - Guanina (G)

• Pirimidinas Timina (T) - Citosina (C)

Es así como el ADN tiene 4 nucleótidos que se diferencian sólo en las bases nitrogenadas.

• En 1943, microbiólogos Max Delbruck y Salvador Luria estudiaron bacteriófagos o fagos.

• los fagos estan formados por ADN y proteínas.

• En 1952, los bioquímicos estadounidenses Alfred Hershey y Martha Chase, realizaron experimentos para dilucidar que molécula portaba la información genética.

“ El ADN es la molécula portadora de la información genética”

Otras investigaciones a favor del ADN:

• Alfred Mirsky, bioquímico y fisiólogo, demostró que todas las células somáticas de una especies contienen la misma cantidad de ADN (2n) y que los gametos tienen la mitad de la información (n).

• Erwin Chargaff, bioquímico Ucraniano, comparó el contenido de purinas y pirimidinas del ADN de muchas especies.

Cómo está contenida la información en la molécula de ADN

James Watson (estadounidense) y francis Crick (Inglés), dijeron que para desempeñar su función biológica el material genético debía satisfacer al menos 4 requisitos:

• Llevar una gran cantidad de información genética de la célula madre a la célula hija.y de generación en generación.

• Producir una copia de si mismo previo a cada división celular, y con gran precisión.

• Ser químicamente estable.

• Ser capaz de cambiar o mutar

En 1950 Watson y Crick aunaron información referida al ADN, llegando a lo sgte:

• La molécula de ADN es muy grande, larga y delgada.

• Está hecha de nucleótidos que contienen 4 bases nitrogenadas.

• La estructura del ADN podía ser helicoidal.

• Las bases se aparean (Chargaff) A =T C =G

Con este modelo lograron advertir que:

• Los nucleótidos podían acoplarse en cualquier ordeno secuencia.

• Las cadenas tienen dirección, cada grupo fosfato esta unido en la posición 5´ a un azúcar y al otro azúcar en la posición 3´. Las cadenas tienen un extremo 5´ y uno 3´.

• Las purinas se aparean con pirimidinas y viceversa, a través de puentes de hidrógeno.

La molécula se mantiene estable gracias a:

• Los puentes de hidrógeno.• Los enlaces fosfodiéster.

• Las cadenas corren en sentidos opuestos , por ello se les dice antiparalelas.

• En 1962, Watson, Crick y Wilkins reciben el premio nobel por: “ Sus descubrimientos concernientes a la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia en la transferencia de la información genética en la materia viva”

Mecanismos de replicación del ADN

• Watson y Crick dicen:

“ No escapa a nuestra atención que el apareamiento específico que hemos postulado sugiere

inmediatamente un posible mecanismo de copiado para el material genético”.

• Implícito en la estructura doble y complementaria de la hélice de ADN está el mecanismo por el cual puede replicarse.

• Proponen un mecanismo semiconservativo.

• Matthew Messelson y Franklin Stahl desarrollaron un experimento para decidir cual era el modelo apropiado de replicación.

Replicación del ADN

INICIACIÓN• Se inicia en una secuencia llamada

origen de la replicación.• Requiere de proteínas iniciadoras y

enzimas.• Cada cadena antigua sirve de molde

para la cadena nueva.• La secuencia de inicio de replicación

recibe el nombre de cebador o primer.http://www.youtube.com/watch?v=T-g-G0-kehU

http://www.youtube.com/watch?v=-EGKrYdQEHQ

• Las cadenas se sintetizan en sentido 5´a 3´, es decir, los nucleótidos se adhieren al extremo 3´.

• La replicación es anti-sentido (antiparalela).

• La hebra discontinua se replica en sentido 3´a 5´.

• La polimerasa no adhiere nucleótidos en el extremo 5´, fue descubierto por el japonés Reiji Okasaki.

• La cadena continua recibe el nombre de adelantada y la otra retrasada.

• La hebra discontinua requiere de múltiples cebadores dispuestos a intervalos.

• ADN pol III alarga los cebadores.

• Los segmentos cebadores (ARN) son degradados posteriormente.

• La ADN pol I agrega desoxirribonucleótidos donde estaban los cebadores.

• ADN ligasa une los segmentos.

• Los telómeros (TTAGGG)