Genética molecular
Trataron los pneumococos 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
EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE
 Como los virus de la progenie heredan los caracteres fenotípicos del
virus primitivo, Alfred Hershey y Martha Chase diseñaron un
sistema para averiguar si la herencia era comunicada por el DNA 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 DNA no
radioactivo, ya que el DNA 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 DNA radioactivo y proteínas no
radioactivas.
 Ambos tipos de virus fueron utilizados por separado para infectar a
células de E. coli susceptibles.
Infección de la célula
huésped
Reproducción y lisis
bacteriana
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 superficie 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
permanecen en el sobrenadante.
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 DNA, no mediante la proteína.
ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
ADN
Francis Crick y James Watson, en Cambridge, Inglaterra, 1953.
Fotografía del archivo del Cold Spring Harbor Laboratory, New York, USA
Watson y Crick eran investigadores teóricos que integraron todos los datos
disponibles en su intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN.
Los datos que se conocían por ese tiempo eran:
•que el ADN era una molécula grande , ácida, también muy larga y
delgada. (1869,Miescher)
• Tinción del ADN con fucsina (1914; Fuelgen)
• Se analizan los componentes del ADN, describiéndose una
pentosa (desoxirribosa), un grupo fosfato y 4 bases nitrogenadas y
que la base se enlaza en el C1´ y el fosfato en el C5´(1920; Levene)
•(1920; Griffith) , descubre que una molécula transmite
características hereditarias
• Análisis de las cantidades de nucleótidos presentes en el ADN
proporcionados por Chargaff; 1940 y encontró una regularidad
singular (A=T y C=G) ;( purinas/pirimidinas=1) para una misma
especie = LEY DE CHARGAFF
• La molécula que transmite las características hereditarias es el
ADN (1944; Avery et al y 1952;Hershey y Chase)
•los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins;
1950. (King's College de Londres). Que determinaron que la
molecula de ADN es helicoidal, tiene un diametro uniforme de 2nm
y que está compuesta de subunidades que se repiten
LEY 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.
Bases púricas
adenina (A)
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
guanina (G)
Bases pirimidínicas
citosina (C)
timina (T)
en DNA
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
uracilo (U)
en RNA
Modelo del ADN de Watson y Crick
• Se compone de 2 cadenas de polímeros de nucleótidos
unidos entre si
• En cada cadena el grupo fosfato de un nucleótido se
enlaza con el azúcar del siguiente nucleótido (enlace
fosfodiéster)
• Las bases nitrogenadas se mantienen unidas por enlaces
puentes de hidrogeno, de forma complementaria (A con T
y C con G)
• 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 azúcarfosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las
barandas de una escalera caracol).
La doble hélice de DNA
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
DNA: 2 cadenas antiparalelas y complementarias,
formando una doble hélice que tiene 10,5 nucleótidos/vuelta
10,5 nucleótidos/vuelta
“right-handed”
ADN ácido desoxirribonucleico
• Un nucleótido está formado por:
Una base nitrogenada + una molécula de azúcar + un fosfato
Bases complementarias
2 puentes de
hidrógeno
3 puentes de
hidrógeno
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
Estabilidad de la doble hélice
La estabilidad de la doble hélice está dada por
1. interacción entre las bases complementarias de
las 2 hebras a través de puentes de hidrógeno.
2. “apilamiento” de las bases de una misma hebra:
interacciones hidrofóbicas.
3. interacción de los grupos fosfato con el
medio acuoso.
Azúcar : ribosa : D-aldopentosa
D-ribosa
estructura abierta
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
b-D-ribosa cíclica
(b-D-ribofuranosa)
Azúcar: 2-desoxi-ribosa y ribosa
Azúcares
b -2-desoxi-D-ribosa en DNA
b-D-ribosa en RNA
Bases nitrogenadas
pirimidina
derivadas de la
pirimidina:
C, T, U
purina
derivadas de la
purina:
A, G
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”, Nelson. D.L. and Cox, M.M.,
W.H. Freeman and Company, New York, fifth edition, 2009)
Bases púricas
adenina (A)
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
guanina (G)
Bases pirimidínicas
citosina (C)
timina (T)
en DNA
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
uracilo (U)
en RNA
Enlaces en un nucleótido
éster anhídridoanhídrido
b-N-glicosídico
fosfato
a
fosfato
b
fosfato
g
Enlace éster: entre grupo alcohol del C5’ de la ribosa o d-ribosa
y ácido fosfórico.
Enlaces anhídridos: entre 2 moléculas de ácido fosfórico.
Nomenclatura de nucleósidos y nucleótidos
Base nitrogenada
Nucleósido
Nucleótido
adenina
desoxi-adenosina
desoxi-adenosina
monofosfato (d-AMP)
guanina
desoxi-guanosina
desoxi-guanosina
monofosfato (d-GMP)
Desoxi-ribonucleótidos (DNA)
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
Unidades del DNA : d-ribonucleótidos
Unión entre nucleótidos: enlace fosfodiéster
extremo 5’
extremo 5’
5’
enlace
fosfo
diéster
3’
Dirección
de la cadena
extremo 3’
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
extremo 3’
Estructuras del DNA dependientes de secuencias
(horquilla)
DNA sobreenrrollado
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
Compactación del DNA en el cromosoma eucariótico
Denaturación del DNA
Denaturación del DNA : Tm según el
contenido de (G + C)
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
TIPOS DE ARN
MENSAJERO
DE
TRANSFERENCIA
RIBOSOMAL
RNA de transferencia
(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)
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