ADN

1. EL DESCUBRIMIENTO DEL ADN.

El biólogo Friedrich Miescher fue quien dió los primeros pasos en el descubrimiento del ADN. En 1869, Miescher tomó el pus que encontró en vendajes quirúrgicos desechados y el esperma del salmón, donde encontró múltiples moléculas c on gran cantidad de fosfatos, las cuales denominó NUCLEÍNAS, ya que se encontraban en el núcleo de los glóbulos blancos. Sus conclusiones no  trascendieron demasiado hasta que alrededor de 70 años después, Oswald Aver, junto a su compañero Maclyn McCarty, demostraron que los genes y los cromosomas están formados por ADN. Pero no fue hasta 1953 se publicó la primera descripción de la estructura del ADN, por Watson y Crick.



2. BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA.

Actualmente sabemos que el ADN es la molécula responsable de portar la información genética y que además tiene la capacidad de autocopiarse y posee un bajo nivel de mutación.
En un principio se creía que las proteínas eran las moléculas portadoras del material genético pero gracias a los tres experimentos realizados por Griffith, Aver y Hershey descartaron dicha teoría.

• EL EXPERIMENTO DE GRIFFITH 

En 1928 F. Griffith estudiaba el proceso de infección en ratones por "neumococo", una bacteria que es una de las principales causantes de la neumonía humana y que resulta especialmente patógena para el ratón al cual si se le inyectan neumococos procedentes de un paciente infectado le causaba a estos la muerte antes de 24h. En sus experimentos, Griffith utilizó dos cepas distintas del neumococo:

•  La (S) en la variante patógena común y aspecto rugoso 
•  La (R) en la variante mutante no patógena. 

En sus investigaciones Griffith descubrió que las bacterias S muertas y las R no producían la muerte del ratón si se inyectaban separadas pero observó con sorpresa que los ratones inyectados con mutantes R no patógenos mezclados con una muestra de bacterias S patógenas previamente muertas por efecto del calor, contraían la neumonía y morían a las pocas horas. Las bacterias recuperadas de la sangre de los ratones muertos habían recuperado su capacidad para sintetizar la cápsula de polisacáridos y con ello su carácter patógeno. Había algo en las células S muertas capaz de transformar a las células R vivas.

• EXPERIMENTO DE AVERY.

 Los experimentos de Griffith fueron el punto de partida del trabajo de Avery, McLeod y McCarthy, quienes en 1944, se plantearon identificar la naturaleza química del "principio transformante" responsable del fenómeno observado.

• Trataron los neumococos S muertos por calentamiento con detergente para obtener un lisado celular (un extracto libre de células que contenía el factor transformante). 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:

TABLA EXPERIMENTO DE AVERY

• EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE

            En 1952 Hershey y  Chase diseñaron un experimento con el objeto de mostrar los detalles del proceso de infección de células bacterianas de la especie Escherichia Coli por bacteriófagos T2. Las partículas infecciosas de este fago están compuestas exclusivamente por DNA y proteínas. Hershey y Chase querían saber como se comportaba uno y otro tipo de macromoléculas durante el proceso de infección. Para ello, idearon una ingeniosa técnica de marcaje mediante isótopos radiactivos. Se percataron de que en las partículas virales la práctica totalidad de los átomos de fósforo se encontraban en el DNA (en los grupos fosfato de la cadena polinucleotídica) mientras que la práctica totalidad de los átomos de azufre se encontraban en las proteínas. Así, decidieron utilizar los isótopos radiactivos 32P y 35S para delatar respectivamente la presencia de DNA y de proteínas.   

VÍDEO SOBRE EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE

3.ESTRUCTURA DEL ADN.

La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos cada uno de los cuales está formado por: una base nitrogenada, un azúcar y un fosfato que se encuentran unidos.

Hay cinco tipos distintos de nucleótidos dependendiendo de su base nitrogenada:

1. Adenina. (ADN-ARN)
2. Citosina. (ADN-ARN)
3. Timina. (ADN)
4. Guanina. (ADN-ARN)
5. Uracilo. (ARN)

Los nucleótidos se unen en larguísimas cadenas alternando las distintas bases nitrogenadas, en el ADN, se unen de la seguiente manera:

Adenina-Timina y Guanina-Citosina (no hay Uracilo).

1. REGLAS DE CHARGAFF.

•  La proporción de Adenina (A) es igual a la de Timina (T). A = T . La relación entre Adenina y Timina es igual a la unidad (A/T = 1).

• La proporción de Guanina (G) es igual a la de Citosina (C). G= C. La relación entre Guanina y Citosina es igual a la unidad ( G/C=1).

• La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de las bases pirimidínicas (T+C). (A+G) = (T + C). La relación entre  (A+G) y (T+C) es igual a la unidad (A+G)/(T+C)=1.

• Sin embargo, la proporción entre (A+T) y (G+C) era característica de cada organismo, pudiendo tomar por tanto, diferentes valores según la especie estudiada. Este resultado indicaba que los ácidos nucleicos no eran la repetición monótona de un tetranucleótido. Existía variabilidad en la composición de bases nitrogenadas. 

2. DIFRACIÓN DE RAYOS X. (FRANKLIN y WILKINS)

En el laboratorio de Randall se cruzó su trabajo con el Wilkins que llevaba largo tiempo trabajando en el ADN y había tomado la primera fotografía relativamente clara de su difracción cristalográfica. Wilkins había sido el primero en reconocer en esta los ácidos nucleicos y no estaba dispuesto a la competencia interna.

Franklin obtuvo una fotografía de difracción de rayos X que reveló, de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula del ADN. Esa imagen, conocida hoy como la famosa “Fotografía 51”, fue un respaldo experimental crucial para que el investigador estadounidense James Watson y el británico Francis Crick establecieran, en 1953, la célebre hipótesis de la “doble hélice” que es característica de la estructura molecular del ADN, por la que en1962, junto con Maurice Wilkins, se les concedió el Premio Nobel en Fisiología y Medicina.

4. DESCUBRIMIENTO DE LA DOBLE HÉLICE.

El descubrimiento de la doble hélice fue llevado a cabo por Watson y Crick.
El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol).

Las hebras que la conforman son complementarias (deducción realizada por Watson y Crick a partir de los datos de Chargaff, A se aparea con T y C con G, el apareamiento se mantiene debido a la acción de los puentes hidrogeno entre ambas bases). Tome nota que una purina con doble anillo siempre se aparea con una pirimidina con un solo anillo en su molécula.

Las purinas son la Adenina (A) y la Guanina (G). Durante este curso hablamos del Adenosin trifosfato (ATP), pero en ese caso el azúcar era la ribosa, mientras que en el ADN se encuentra la desoxirribosa.
Las Pirimidinas son la Citosina (C) y la Timina (T).

5.EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO.

En un primer momento se da una transcripción del ADN que se encuentra en el núcleo se transcribe en ARN mensajero que sale del núcleo hacia el citoplasma donde se encuentran los ribosomas. El paso de ADN a ARN mensajero se hace a través de una enzima llamada ARN polimerasa.

Hay 3 tipos de ARN dependiendo de su función:

•  ARN ribosómico sintetiza la cadena de ARN mensajero formando proteínas
• ARN transferente que lleva los aminoácidos hasta los ribosomas
• ARN mensajero que es el ARN que sale del citoplasma.

El proceso de formación de proteínas se llama traducción y se lleva a cabo en los ribosomas