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. 

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) Bases púricas adenina (A) guanina (G) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) Bases pirimidínicas timina (T) en DNA uracilo (U) en RNA citosina (C) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

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 azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol). 

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) 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”

Un nucleótido está formado por: 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 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. interacción de los grupos fosfato con el medio acuoso.

Azúcar : ribosa : D-aldopentosa D-ribosa estructura abierta b-D-ribosa cíclica (b-D-ribofuranosa) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

Azúcar: 2-desoxi-ribosa y ribosa b -2-desoxi-D-ribosa en DNA Azúcares b -2-desoxi-D-ribosa en DNA b-D-ribosa en RNA

derivadas de la pirimidina: derivadas de la purina: Bases nitrogenadas pirimidina purina derivadas de la pirimidina: C, T, U 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)

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) Bases púricas adenina (A) guanina (G) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) Bases pirimidínicas timina (T) en DNA uracilo (U) en RNA citosina (C) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

Enlaces en un nucleótido éster anhídrido anhídrido fosfato a fosfato b fosfato g b-N-glicosídico 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 Desoxi-ribonucleótidos (DNA) Base nitrogenada adenina guanina Nucleósido desoxi-adenosina desoxi-guanosina Nucleótido desoxi-adenosina desoxi-guanosina monofosfato (d-AMP) 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’ extremo 3’ (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

Estructuras del DNA dependientes de secuencias (horquilla)

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) DNA sobreenrrollado (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

Compactación del DNA en el cromosoma eucariótico FIGURE 24-33 Compaction of DNA in a eukaryotic chromosome. This model shows the levels of organization that could provide the observed degree of DNA compaction in the chromosomes of eukaryotes. The levels take the form of coils upon coils. In cells, the higher-order structures (above the 30 nm fibers) are unlikely to be as uniform as depicted here.

Denaturación del DNA FIGURE 8-26 Reversible denaturation and annealing (renaturation) of DNA.

Denaturación del DNA : Tm según el contenido de (G + C) (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)

TIPOS DE ARN MENSAJERO DE TRANSFERENCIA RIBOSOMAL

(tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”) RNA de transferencia (tomado de “Lehninger, Principles of Biochemistry”)