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NATURALEZA
DEL MATERIAL
HEREDITARIO
Friedrich Miescher
Aisló varias moléculas ricas en
fosfatos, a las cuales llamó
nucleínas (actualmente ácidos
nucleicos), a partir del núcleo
de los glóbulos blancos
procedentes de vendajes
quirúrjicos en 1869
El alemán Felix HoppeSeyler aisló un ácido
nucleico de levaduras que
difería en sus propiedades
del ácido nucleico de
Mieschler, al que se
denominó ácido
timonucleico (por su
facilidad para ser extraído
del timo de animales) para
diferenciarlo del de
levaduras.
Hacia 1890, Albrecht
Kossel, hidrolizó el ácido
nucleico, descubriendo
la existencia de hidratos
de carbono y de unos
compuestos o bases
nitrogenadas a las que
dio los nombres de
“adenina”, “guanina”,
“citosina” y “timina”.
Kossel recibió el premio
Nobel de Fisiología y
Medicina en 1910
– En 1911, Theodore Leven, demostró que los hidratos de carbono eran
pentosas, posteriormente se observó que el ácido nucleico de levadura
poseía, como pentosa, la ribosa, mientras que el timonucleico poseía la
desoxirribosa, recibiendo a partir de entonces los nombres de ácido
RIBONUCLEICO (RNA), y ácido DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA).
– Se descubrió también que el RNA no poseía timina, pero a cambio poseía
uracilo
BASES NITROGENADAS
Trabajos de Grifith (1928)
Streptococcus pneumoniae
• Cepa S
Cepa R
Cepa R
Rugosas
Sin cápsulas
No virulentas
Cepa S
Lisas
Con cápsula
Virulentas
Esto sólo se podía explicar si algo de las lisas muertas
había pasado a las rugosas vivas y las había
transformado se llamó “principio transformante”.
La cuestión era averiguar su naturaleza .
Estudios posteriores pusieron de manifiesto que la transformación
de neumocos RII en SIII se podía realizar en tubo de ensayo sin
necesidad de utilizar ratones en el experimento. Es decir, se puede
mezclar en el mismo medio de cultivo líquido neumocos RII vivos
con neumococos SIII previamente muertos por calor y obtener
neumococos SIII vivos y virulentos
No sería hasta 1944 cuando Avery, McLeod y McCarthy
repitieron los experimentos de Griffith y demostraron que
el "Principio transformante" que convertía a las bacterias
rugosas en lisas era, precisamente, el DNA.
Avery
McCarthy
McLeod
Aislaron a partir de los extractos de neumococos virulentos muertos
por calor cinco fracciones distintas Polisacáridos, Lípidos, Proteínas,
ARN y ADN. Con cada una de estas fracciones intentaron transformar
las células no virulentas vivas en virulentas.
Comprobaron que ninguna
de las fracciones era capaz
de llevar a cabo la
transformación excepto
la fracción químicamente
pura que contenía ADN
Por tanto, la molécula responsable de convertir los neumococos no
virulentos en virulentos es el ADN y, por consiguiente, en él debe residir
la información genética.
CONCLUSIÓN
• La primera demostración de que el ADN es el material
hereditario se debe, por tanto, a Avery, McLeod y
McCarthy en 1944, pero la comunidad científica, en ese
momento, no estaba preparada para aceptar sus
resultados, ya que pensaban que el ADN era una
molécula monótona que consistía en la repetición de un
tetranucleótido y que no podía ser la molécula que
almacenaba la información genética ya que no disponía
de la variabilidad suficiente. Sin embargo, las proteínas
eran muy variables y si eran consideradas como
candidatos a ser el material hereditario.
• En 1934 Levene aisló, a partir de
ácidos nucleicos, unas
moléculas más sencillas que
estaban formadas por una
pentosa, una base nitrogenada y
una molécula de ácido fosfórico.
A este conjunto se le dio el
nombre de NUCLEÓTIDO.
• Levene pensó que los ácidos
nucleicos estaban formados por
cuatro nucleótidos, uno con cada
una de las bases. Hasta
mediados de los años 50 no se
certificó que los ácidos nucleicos
en realidad estaban formados por
miles e, incluso, millones de
nucleótidos y no por sólo cuatro
• En la década de los 40, diversos investigadores (Feulgen,
Caspersson, Mirsky, Sager y otros) desarrollaron técnicas que
permitieron estudiar en qué lugares de las células aparecían los
ácidos nucleicos.
• Se observó que el DNA solía aparecer casi exclusivamente en el
núcleo y en pequeñas cantidades en algún orgánulo celular como
las mitocondrias y los cloroplastos.
• Se comprobó también que existía DNA en los cromosomas, unido a
proteínas, viéndose cómo la cantidad de DNA era siempre constante
y propia de cada especie, lo que llevó a sospechar que tal vez existía
relación entre el DNA de los cromosomas y los genes o factores
hereditarios
• El RNA aparecía repartido por el citoplasma, sobre todo en los
ribosomas, y en cierta cantidades también en el núcleo.
EXPERIMENTOS CON FAGOS RADIACTIVOS
HERSHEY Y CHASE (1952)
el virus T4 que infecta a
la bacteria E. coli
Sabiendo que el azufre (S) forma parte solamente de las proteínas
pero no del ADN, y que el Fósforo (P) forma parte solamente del ADN
pero no de las proteínas
Conclusiones de Hershey y Chase.
Lo único que entra en las bacterias después de la
infección por el fago T4 es el ADN del fago. Por tanto,
cuando se infecta con virus T4 marcados en su ADN el
marcaje aparece en el fondo del tubo donde están las
bacterias y no en la solución. Además en este caso, los
virus descendientes están marcados en su ADN, lo que
indica que el único nexo de unión entre dos generaciones
de fago T4 es el ADN.
Sin embargo, cuando se infecta con virus marcados en las
proteínas, no se detecta marcaje en el fondo del tubo,
donde están las bacterias. La mayoría del marcaje aparece
en la suspensión, donde se localizan las cápsidas proteicas
de los virus y no se observan virus descendientes
marcados en sus proteínas.
Conclusión
• Por consiguiente, la molécula portadora
de la información en los virus T4 es el
ADN y no las proteínas..
• Alfred Hersey recibió el Premio Nobel por
sus trabajos con fagos en 1969 junto con
Max Delbrück y Salvador Luria.
A principios de los años 50 Chargaff tomó
muestras de ADN de distintas células y obtuvo:
– La proporción relativa de las cuatro bases
variaba de unas especies a otras y se
mantenía en valores similares en individuos
de la misma especie.
– La cantidad de A=T y cantidad de C=G
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin utilizaban
métodos de difracción de Rayos X para determinar
la estructura física del ADN puro.
Estos métodos se basan en la propiedad que tienen
los átomos de cualquier sustancia química de
desviar el haz de Rayos X. Midiendo distancias y
ángulos se pueden calcular las posiciones relativas
de los átomos en las moléculas
Patrón de difracción de una molécula de
ADN cristalizada
• Modelo cruzado en el
medio es característico de
una molécula helicoidal
• Las amplias bandas en la
parte superior e inferior dan
alguna indicación de
periodicidad: una vuelta
cada 3,4 nm
• Diámetro de la hélice 2nm
• 10 nucleótidos por vuelta
BASES NITROGENADAS
NUCLEÓTIDO
MODELO A ESCALA DE WATSON
Y CRICK
Modelo de Watson y Crick
• Doble hélice formada por dos cadenas de
polinucleótidos enrollados a lo largo de un eje
imaginario común. Una cadena va en sentido 5´3´y la otra en sentido 3´-5´ (antiparalelas)
• Bases nitrogenadas situadas en el interior de la
doble hélice, mientras que pentosa y fosfórico
forman el esqueleto externo.
• Las dos cadenas están unidas mediante
puentes de hidrógeno, formados entre A-T y CG
MOLÉCULA DE ADN
DOBLE CADENA DE ADN
Esquema
de una
molécula
de ADN
MODELOS DE DOBLE HÉLICE
Este modelo fue asumido por la genética
molecular porque explica las dos funciones
básicas para el material hereditario:
– Obtener réplicas que se transmiten a la
descendencia
– Almacenar información codificada en un
idioma de cuatro letras para la síntesis de
proteínas.
Molécula
de ARN