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GENÉTICA MOLECULAR EL ADN : evidencias experimentales . Modelos de replicación.
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GENÉTICA MOLECULAR
EL ADN : evidencias experimentales .
Modelos de replicación.
Experimentos para identificar
la naturaleza del material genético
Experimento de Griffith ( 1928 )
Experimento de Griffith
Experimento de Griffith
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.
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• Frederick Griffith postuló la existencia de un “principio transformador de las bacterias”.
• El no pudo establecer la naturaleza química de dicho principio transformador; su trabajo lo continuaron tres investigadores:
RETOMANDO A GRIFFITH?
APORTE DE:
Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty:
En 1944 lograron aislar el principio transformador que habíaporstulado Griffith.
Encontraron que dicho principio era el DNA.
Establecieron que: “el DNA es el material responsable de latransformación genética de las bacterias”
“El DNA es el material de la herencia”
Experimento Avery , McLeod , Mc Carty ( 1944 )
Experimento Avery , McLeod , Mc Carty ( 1944 )
Experimento de Alfred Hershey y Martha Chase (1952)
Cuando los virus T2 (bacteriófago)
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,
aprovechando la maquinaria biosintética
de la célula. La bacteria de destruye
(lisis) y los nuevos virus son liberados al
medio.
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APORTE DE HERSHEY Y CHASE 1952
Demuestran con
su experimento
con virus que el
ADN viral era el
causante de la
infección y de la
transferencia
genética y no las
proteínas que
conforman la
cápside o
envoltura viral.
Utilizan
elementos
radiactivos como
P y S “marcados”.
“El DNA es el material de la herencia y no las proteínas”
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• A raíz del descubrimiento de Avery, McLeod y McCarty, surgen nuevas preguntas con respecto al material hereditario:
¿Cómo es el DNA?
¿En que parte tiene la información genética?
¿Cómo se organiza esta información?
¿A qué se refiere la información que tiene el DNA?
¿Cómo se transmite esta información de padres a hijos?
NUEVAS INTERROGANTES
Estos cuestionamientos fueron resueltos por otros investiga-dores, entre ellos: Levene, Chargaff, Watson y Crick.
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APORTE DE:
Phoebus Aaron Levene (1920):
Este investigador ruso, estableció que en la composiciónquímica del DNA participaban las siguientes sustancias:
Cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina ytimina
Una molécula de azúcar: la desoxirribosa
Un grupo fosfato:
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APORTE DE:
Erwin Chargaff:
Entre 1949-1951, utilizó una nueva técnica para analizar lacomposición de bases nitrogenadas de diversas fuentes deDNA, logrando concluir lo siguiente:
1. En todo tipo de DNA la cantidad de adenina es igual a lade timina mientras que la cantidad de guanina es igual ala de citosina.
A = T y G = C
Fuentes de DNA: hombre, ternera, oveja, rata, gallina, staphylococcus aureus y levadura
2. El DNA de tejidos diferentes de la misma especie, tiene lamisma composición de bases nitrogenadas.
3. La composición de bases en el DNA, varía de una especiea otra.
4. La composición del DNA de una especie no cambia con laedad o nutrición.
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APORTE DE WATSON Y CRICK
En 1953, Watson y Crick postularon un modelotridimensional para explicar la estructura delDNA.
“La doble hélice”
Se apoyaron en los trabajos de:
Cristalografía de rayos X de Maurice Wilkinsy Roslind Franklin
Leyes de equivalencias de bases nitrogenadas deErwin Chargaff.
Otros aportes de Watson y Crick:
Establecieron un modelo para explicar laautoduplicación del DNA
Participaron en el desciframiento del códigodel DNA o código genético.
Estructura de los ácidos nucleicos
Estructura de los ácidos nucleicos
Tipos de ácidos
nucleicos
Estructura de los ácidos nucleicos
Estructura de los ácidos nucleicos
Pentosa del ADN: Desoxirribosa
Pentosa del ARN: ribosa
Purinas (de doble anillo),como la Adenina y laGuanina.
ADENINA (A) GUANINA (G)
Estructura de los ácidos nucleicos
TIMINA (T) URACILO (U) CITOSINA (C)
Las bases nitrogenadas son:
Enlace fosfodiéster
Estructura de los ácidos nucleicos
5’
5’
3’
Extremo 5’
Extremo 3’
Estructura de los ácidos nucleicos
Modelo de doble hélice de Watson y Crick
Modelo de doble hélice de Watson y Crick
El número de combinaciones y posibles secuencias es ilimitado(millones de nucleótidos)= puede almacenar muchainformación = muchos genes (¡¡ cientos !!).
Modelo de doble hélice de Watson y Crick
La secuencia de bases en el ADN hace posible elalmacenamiento de información genética y que esta secuenciase relaciona a las secuencias de aminoácidos en las proteínas.
Entonces la otra cadena tiene esta secuencia:
Actividad
5’-TCGATGTCAGGGGTTTTGGGAAATTT-3’
Pregunta PSU, Demre modelo de admisión 2016
La figura corresponde a una simplificación del modelo de ADN propuesto por Watson y Crick en 1953.
Al respecto, es correcto afirmar que la importancia de este modelo radica en que
I) facilitó la comprensión de la estructura del material genético.
II) permitió explicar algunos fenómenos o situaciones problema relacionadas con el material genético.
III) permitió observar la estructura del material genético tal cual es.
A) Solo IB) Solo IIIC) Solo I y IID) Solo II y IIIE) I, II y III
Habilidades de Pensamiento científico C
Pregunta PSU, Demre admisión 2013
¿Cuál(es) de las siguientes relaciones es (son) verdadera(s) para el ADN nuclear de cualquier organismo?
I. El número de bases púricas es siempre igual al de las pirimídicas.II. El número de guaninas es siempre igual al de las citosinas.III. La suma de adeninas y timinas es siempre igual a la suma de guaninas
y citosinas.
A) Solo IB) Solo IIC) Solo IIID) Solo I y IIE) I, II y III
D
Replicación del ADNModelo Meselson – Stahl1957
Tres modelos de replicación
del ADN
Replicación conservativa.
En este modelo, la replicacióndel ADN resulta en unamolécula compuesta por lasdos cadenas de ADNoriginales (idéntica a lamolécula original de ADN) yotra molécula compuesta pordos cadenas nuevas (conexactamente la mismasecuencia que la moléculaoriginal).
Replicación semiconservativa.
En este modelo, las dos cadenasde ADN se desenrollan y cadauna sirve como molde para lasíntesis de una nueva cadenacomplementaria. Esto resultaen dos moléculas de ADN, cadauna con una cadena original yuna nueva.
Replicación dispersiva.
En el modelo dispersivo, lareplicación del ADN resulta endos moléculas de ADN que sonmezclas, o "híbridos", del ADNoriginal y las moléculas hijas.En este modelo, cada cadenaindividual es un mosaico de
ADN original y nuevo.
Experimento de Meselson – Stahl (1957)
Conclusión: replicación semiconservativa
o Proceso altamente regulado
o Efectuado por una maquinaria de replicación que envuelve varias
proteínas y enzimas
o Las bacterias tienen todo su ADN organizado en forma de una sola
molécula doble y circular
o La célula eucarionte contiene cromosomas lineales y dobles
asociados a una cantidad de proteínas casi equivalente a la masa
del ADN.
Replicación del ADN
Características del proceso:
o ADN molde.
o Enzimas:
a) Helicasa.
b) Topoisomerasa.
c) ADN polimerasa I, y III.
d) Ribonucleasa o primasa.
e) Ligasa.
o Proteinas de unión a la hebra sencilla del ADN (SSB): estabilizan
la horquilla de replicación.
o Nucleótidos de ADN libres.
Replicación del ADN
Replicación del ADNFunciones de las enzimas
• Helicasas: Completan el desenrrollamiento, cortando los puentes dehidrógeno entre las bases nitrogenadas.
• ADN polimerasa III: Sintetizan cadenas de ADN nuevas.
• ADN polimerasa I: Extrae cebadores (exonucleasa).
• Primasas o ARN polimerasa (Ribonucleasa): Sintetizan los iniciadores de ARNque se necesitan para iniciar la replicación (Primer o cebadores).
• Ligasas: Catalizan el enlace fosfodiéster entre nucleótidos adyacentes. Cuando ADN pol I remueve los primers y sintetiza una cadena de ADN nuevo.
• Topoisomerasas: Rompen una hebra y la tensión del enrrollamiento de lahélice, se relaja
La secuencia de nucleótidos en el origen de replicación delADN (ORI) actúa como señal de iniciación.
Replicación del ADN
Replicación del ADN
La enzima helicasa rompe los puentes de hidrógeno entre las hebras de ADN.
Mientras se separan las dos hebras se van uniendo las proteínasestabilizadoras (SSB). Así se mantienen separadas las hebras de ADN.
La enzima topoisomerasa desenrolla al ADN.
Replicación del ADN
La enzima ADN-polimerasa III sólopuede añadirnucléotidos a unextremo 3’ libre, nopuede empezar unasíntesis por sí misma.
Rol del cebador
La enzima ADNpolimerasa III, va aelongar la cadena deADN, en dirección 5' -3' a partir de unprimer o fragmentode ARN que despuésserá eliminado.
Replicación del ADN
Replicación del ADN
El proceso de duplicación es bidireccional. Hay dos horquillas de
replicación por cada burbuja de replicación.
Replicación del ADN
Replicación del ADN
Replicación del ADN
Replicación del
ADN de
Eucariontes
Una molécula de ADN, con sus dos hebras marcadas radiactivamente,experimenta dos ciclos de replicación en una solución libre de marcadorradiactivo. De las cuatro moléculas resultantes de ADN,
A) todas presentan radiactividad.B) ninguna presenta radiactividad.C) la mitad presenta radiactividad.D) una presenta radiactividad en ambas hebras.E) la mitad presenta radiactividad en ambas hebras.
Pregunta PSU Demre admisión 2014
c
Habilidad: AplicaciónNivel de dificultad: Alta
Pregunta PSU modelo de admisión 2015En el siguiente gráfico semuestra el efecto de lacomposición de pares debases sobre latemperatura dedesnaturación del ADN.
Al respecto, es correcto inferir que
A) un mayor contenido GC se refleja en una mayor Tm.B) no hay relación entre el contenido GC y el aumento de Tm.C) se observa una relación inversa entre el contenido GC y Tm.D) cuanto mayor es el contenido GC la hebra de ADN es más susceptible a la
denaturación por acción de la temperatura.E) la estabilidad del ADN es independiente del aumento de la temperatura.
A
