DESCUBRIMIENTO DEL ADN

Alejandra RechouRita Cernadas

Cristina MaceirasMara Estévez

ÍNDICE⦿Qué es el ADN⦿Función del ADN⦿ Estructura de los genes⦿Descubrimiento del ADN⦿Experimentos⦿Bacteriófagos

¿QUÉ ES EL ADN?⦿El ácido desoxirribonucleico, (ADN), es un ácido nucleico

que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria.

ADN EN ANIMALESADN EN VIRUS O BACTERIAS

FUNCIÓN DEL ADN

⦿ La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. (Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. )

⦿ Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.

ESTRUCTURA DE LOS GENES

DESCUBRIMIENTO DEL ADN

⦿Hasta mediados de los años 40 había fuertes controversias sobre la naturaleza química del material hereditario. Si alguna biomolécula podía ser candidata a ser el material genético, éstas eran las proteínas con su estructura tan compleja y variada. Moléculas tan simples y repetitivas como los ácidos nucleicos no eran, a priori, candidatos idóneos como portadores del material genético. Esta controversia fué resuelta en la década de los 40 mediante dos brillantes experimentos:

JOHAN FRIEDRICH MIESCHER

⦿ Johan Friedrich Miescher (biólogo y médico suizo). ⦿ Aisló varias moléculas ricas en fosfatos, a las cuales llamó nucleínas (actualmente

ácidos nucleicos), a partir del núcleo de los glóbulos blancos en 1869. ⦿ Miescher era estudiante de medicina y en el laboratorio de Hoppe-Seyler, su maestro,

comenzó a analizar los restos de pus de los desechos quirúrgicos, aislando los núcleos de los glóbulos blancos y extrayendo una sustancia ácida y cargada de fósforo a la que denominó «nucleína» (nucleoproteína). Después de tratar las células con soluciones salinas, alcohol, soluciones ácidas y soluciones alcalinas, vio que las células tratadas con una solución salina daban un precipitado gelatinoso cuando se acidificaba la solución. Miescher supuso que el precipitado podría estar asociado con el núcleo celular. Para ensayar esta posibilidad se dedicó a aislar núcleos. Cuando trató los núcleos aislados con una solución alcalina y luego la acidifico, observó un precipitado. El análisis de este precipitado mostró que se trataba de un material complejo que contenía entre otras cosas, nitrógeno y fósforo. Las proporciones eran diferentes a cualquier otro material biológico estudiado por lo que concluyó que había aislado un componente biológico no descrito previamente, asociado casi exclusivamente con el núcleo.

⦿ Miescher, que se había trasladado a Basilea, comenzó sus investigaciones con el esperma de los salmones, y descubrió la presencia de una serie de sustancias, una ácida (ácido nucléico o «nucleína») y una fuertemente básica, a la que denominó «protamina» y que se identifica con las histonas.

⦿ Los estudios de Miescher tuvieron un papel muy importante en la biología molecular, que abrió las puertas a numerosas pruebas y experimentos que realizaron varias personalidades diferentes.

FREDERICK GRIFFITH⦿ En 1928, Frederick Griffith describió el llamado

fenómeno de transformación por neumococos. Se distinguen dos tipos de neumococos:

⦿ Los neumococos de tipo R (rugoso) forman colonias de aspecto rugoso sobre un medio sólido, y son poco virulentos.

⦿ Los neumococos de tipo S (liso) forman colonias aspecto liso y brillante sobre un medio sólido. Se caracterizan por poseer una cápsula de polisacáridos en la superficie celular que las protege del sistema inmunitario del huésped y provocan infecciones que matan al animal en 3 ó 4 días.

Los neumococos de tipo R (rugoso) forman colonias de aspecto rugoso sobre un medio sólido, y son poco virulentos.

Los neumococos de tipo S (liso) forman colonias de aspecto liso y brillante sobre un medio sólido, y provocan infecciones letales.

Los neumococos de tipo S (liso) provocan infecciones letales, pero son sensibles al calor. Si se inyectan al ratón neumococos de tipo S que han sido calentados, el animal sobrevive.

Si se inyectan a un ratón neumococos vivos de tipo R y neumococos muertos de tipo S (ninguno de los dos es letal por separado) se producela muerte del ratón. En los ratones muertos se encontraron neumococos vivos del tipo S que, a suvez, eran capaces deinfectar a otros ratones: el cambio que se había producido era estable y era heredado por la descendencia.

Griffith concluyó que un "FACTOR DE TRANSFORMACIÓN" había sido transferido desde los neumococos S muertos a los neumococos R vivos. Este factor de transformación convirtió a los neumococos R en neumococos S con la cápsula de polisacáridos que les hace letales.

FACTOR FT (DE TRANSFORMACIÓN)

⦿En 1944, Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty trataron de identificar el factor de transformación (FT), que debía encontrarse en los neumococos S muertos por el calor.

Oswald Avery Maclyn McCarty

Colin McLeod

⦿Para ello:⦿Trataron los neumococos S muertos por

calentamiento con detergente para obtener un lisado celular (un extracto libre de células que contenía el FT). Este lisado contiene (entre otras cosas) el polisacárido de la superficie celular, las proteínas, el ARN y el ADN de los neumococos S.

⦿Sometieron al lisado a diversos tratamientos enzimáticos.

⦿ Inyectaron en ratones los neumococos de tipo R vivos junto con una fracción del lisado modificada enzimáticamente.

⦿Los resultados de sus experimentos se reflejan en la siguiente tabla:

Tratamiento realizado sobre el lisado

Resultado Conclusión

Ninguno El FT está presente en el lisado

Se añadió la enzima SIII,que degrada la cápsula de polisacárido

El FT no era el polisacárido que estaba presente en el lisado

Se añadieron al lisado anterior (con el polisacárido degradado) las enzimas proteolíticas tripsina y quimiotripsina

El FT no era una proteína. Debía ser un ácido nucleico (ARN o ADN)

Tratamiento realizado sobre el lisado

Resultado Conclusión

Se extrajeron los ácidos nucleicos del lisado anterior y se añadió la enzima ARNasa (que degrada el ARN)

El FT no era el ARN

Al extracto de ácidos nucleicos anterior se le añadió la enzima ADNasa (que degrada el ADN)

FT = ADN

Esta serie de experimentos demostró que la naturaleza química del factor de transformación (la información genética capaz de convertir neumococos R en nuemococos S) era un DNA y no una proteína como se sospechaba en aquella época

EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE⦿Para poder entender

el experimento de Hershey y Chase que demostraba que eran las moléculas de DNA y no las proteínas las portadoras de la información genética, es necesario comprender el mecanismo de

replicación de los bacteriófagos.

BACTERIÓFAGOS⦿ Los bacteriófagos son virus que atacan a las bacterias.

Los fagos constan de una cabeza proteica que guarda una molécula de ADN, una cola y una serie de filamentos. Cuando estos virus encuentran una bacteria susceptible, se fijan a un receptor específico de la superficie celular y le inyectan el contenido de la cabeza (el ADN). En el interior de la bacteria, este ADN crea varios cientos de copias de sí mismo y de las proteínas que lo componen, aprovechando la maquinaria biosintética de la célula. Una vez completada la síntesis, las moléculas de ADN y de proteína se ensamblan para formar nuevas copias del virus. Una vez terminado el proceso, la bacteria se destruye (lisis) y los nuevos virus son liberados al medio donde pueden iniciar nuevos ciclos de infeción (ciclo lítico).

PARTES DE LOS BACTERIÓFAGOS

Infección de la célula huésped Reproducción y lisis bacteriana

Ciclo lítico completo de un bacteriófago

EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE ⦿Alfred Hershey y Martha Chase diseñaron un sistema

para averiguar si la herencia era comunicada por el ADN o por las proteínas. Utilizaron técnicas de marcaje radioactivo para construir dos tipos de fagos distintos. Una población de fagos creció en un medio que contenía 35S. El 35S marca a las proteínas que contienen residuos de Cys o Met y por lo tanto, esta población contiene proteínas radioactivas y ADN no radioactivo, ya que el ADN no contiene S. La segunda población de virus creció en un medio que contenía 32P. El 32P marca los ácidos nucleicos, pero no a las proteínas, de forma que esta población contiene ADN radioactivo y proteínas no radioactivas. Ambos tipos de virus fueron utilizados por separado para infectar a células de E.coli susceptibles.

Población de fagos que ha crecido en un medio con 35S

Proteína: radioactiva (en rojo)DNA: no radioactivo (en negro)

Población de fagos que ha crecido en un medio con 32P

Proteína: no radioactiva (en negro)DNA: radioactivo (en rojo)

Después de la infección, y antes de que se completara el ciclo lítico sometían a las células a una fuerte agitación mecánica para desprender de la superfice de la célula a todos los virus que pudiesen estar adheridos, y después, por centrifugación separaban las células de las partículas víricas: Las células se acumulan en el sedimento, y los fagos perrmanecen en el sobrenadante.

Cultivo de las bacterias con los fagos

Separación fagos-bacterias

Centrifugació: las células sedimentan y los fagos no

Población de fagos que ha crecido en un medio con 35S

Población de fagos que ha crecido en un medio con 32P

A continuación medían la radioactividad asociada a las células. Las células presentaban radioactividad únicamente cuando se hacía el experimento con virus 32P. Cuando se realizaba el experimento con virus 35S, las células no contenían radioactividad. Como los virus que surgen de ambos ciclos líticos son absolutamente normales, este experimento indica que las características genéticas del virus han sido comunicadas a la progenie mediante el ADN, no mediante la proteína.

BIBLIOGRAFÍA⦿https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cid

o_desoxirribonucleico⦿http://galileog.com/ciencia/biologia/adn/

adn1.htm⦿http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema

0.htm⦿https://en.wikipedia.org/wiki/Avery%E2%

80%93MacLeod%E2%80%93McCarty_experiment

⦿https://en.wikipedia.org/wiki/Streptococcus_pneumoniae