Biología 2º Bachillerato

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculasTema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS

La evidencia de que los factores hereditarios eran los ácidos nucleicos comenzó a gestarse en 1928 en el célebre experimento de Griffith

Como comentario, más propio de salsa rosa, cabe decir que es mucho más conocida su nieta Melanie, que un español, el metrosexual Banderas, entretiene últimamente

Pero, en fin, vamos a lo nuestro, contemplemos el experimento de Griffith

Copyrigth José Reig 2004

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas

El experimento de Griffith podría haber pasado desapercibido, pero algunas mentes conspicuas se plantearon aislar el “factor transformante”. La sustancia capaz de conferir a la cepa descapsulada la capacidad de sintetizar una cápsula, es decir información genética.

El experimento de Griffith podría haber pasado desapercibido, pero algunas mentes conspicuas se plantearon aislar el “factor transformante”. La sustancia capaz de conferir a la cepa descapsulada la capacidad de sintetizar una cápsula, es decir información genética.En esta tarea fue clave Avery, joven bioquímico inglés

Que como vemos en la foto fue envejeciendo, gracias a Dios

Cabe citar también los trabajos llevados a cabo por Macleod y por MacCarthy

MacCarthy no nos ha remitido su foto, por lo que pondremos la de Manolete

Los estudios de Avery, MacLeod y McCarthy demostraron en 1944 que el principio transformante era el ADN. Este resultado entraba en contradicción con las teorías que se admitían en esa época sobre los mecanismos de transmisión de los caracteres en los seres vivos, ya que se pensaba que las responsables eran las proteínas. En un principio, los grandes bioquímicos de la época, los trataron de herejes y llegaron casi a la burla… Mal lo pasaron… Prueba de ello es el fragmento de la carta que le mandó Avery a su hermano……………….

“Pero, al fin, quizá lo tenemos. La sustancia activa no se digiere por tripsina quimiotripsina cristalizadas; no pierde actividad cuando se trata con ribonucleasa cristalizada (…). Pueden eliminarse los polisacáridos (…) los lípidos pueden extraerse sin que se pierda la actividad biológica (…)

El material fibroso (…) se comporta en el análisis elemental muy cerca de los valores teóricos del ácido desoxirribonucleico (…). Si tenemos razón y, desde luego, todavía no lo hemos demostrado, eso significaría que los ácidos nucleicos no son importantes sólo desde un punto de vista estructural, sino que son sustancias funcionalmente activas para determinar las actividades bioquímicas y las características bioquímicas de las células (…). Pero se necesitaría un monton de evidencias bien documentadas para convencer a cualquiera de que la sal sódica del ácido desoxirribonucleico, sin proteínas, pueda estar dotada de tales propiedades específicas y biológicamente activas, y esta es la evidencia que ahora estamos intentando obtener. Resulta muy divertido hacer pompas de jabón, pero es sensato pincharla uno mismo antes de que otro intente hacerlo”.

Carta de O.T. Avery a su hermano, 13 de mayo de 1943

Pero no cabía duda, al purificar el ADN de la forma S, y tras agregar el ADN de la forma S purificado a un cultivo de formas R, al poco tiempo, estas formas R, no patógenas, se habían transformado en infectivas formas S.Ante esto, un montón de jóvenes

bioquímicos de todo el mundo, dejaron de buscar en las proteínas el material genético y se volcaron en el estudio de los, hasta entonces, perfectos desconocidos ácidos nucleicos.


Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS


El DNA fue descubierto en 1868 por el médico suizo Friedrich Meischer, que lo bautizó como nucleina, aunque debido a su carácter ácido se denominó, más tarde, ácido nucleico.

Su estructura molecular (estructura del tertranucleótido) se concibió de manera errónea hasta 1930, cuando Kossel y Phoebus determinaron que era un polinucleótido, aunque no pudieron interpretar su estructura molecular.

A

P

G

TP

CP

P




Polímeros de nucleótidos de adenina guanina citosina timina y uracilo




ADNEs un polímero de cuatro tipos de nucleótidos de desoxiribosa con ADENINA, GUANINA, CITOSINA y TIMINA, que se unen entre si mediante enlaces fosfodiester entre el carbono 3 y el 5 de dos desoxiribodas contiguas

–D–desoxirribosa

base nitrogenada

fosfato

N

N

N

NC

C

C

CHHC

NH2

HO P O

OH

O

H

HOH

H H H

CH2 O

15

nucleótido de desoxirribosa


base nitrogenada

fosfato

N

N

N

NC

C

C

CHHC

NH2

HO P O

OH

O

H

HOH

H H H

CH2 O

15



base nitrogenada

fosfato

N

N

N

NC

C

C

CHHC

NH2

HO P O

OH

O

H

HOH

H H H

CH2 O

15


H2O




ADN, estructuraLa evidencia de que el DNA era la molécula responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios propició que numerosos equipos de investigadores en biología molecular trataran de determinar con precisión la estructura molecular del mismo. Aunque la publicación de la estructura la llevaron a cabo Watson y Crick en 1953, los datos en los que se basaron (claves para el evento) fueron el fruto de la investigación de numerosos autores, que, en algunos casos, no han tenido el reconocimiento merecido.

Cabe citar primeramente a Chargaff que en 1949 determinó que las bases nitrogenadas en el ADN, tenían equivalencia equimolecular entre

Adenina – Timina

Guanina – Citosina

Y se podían enlazar entre sí mediante dos enlaces por puentes de hidrógeno las dos primeras, y tres las segundas

EMPAREJAMIENTOS DE CHARGAFF




Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS. ADN, estructuraEN 1950, LOS ESTUDIOS DE DIFRACCIÓN RAYOS X, DE R. FRNAKLIN Y DE M. WILKINS, DIERON PAUTAS CLAVE PARA DETERMINAR LA ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DEL DNA, PERO NO ACABARON DE DAR CON ELLA, SI BIEN HABLARON DE UNA ESTRUCTURA HELICOIDAL POR LA EVIDENCIA DE LAS IMÁGENES DE DIFRACCIÓN

Fuente rayos X

Imagen de difracción en placa fotográfica

Haz de rayos X

Cristal de DNA

Colimador

Maurice Wilkins

Franklin, murió de cáncer de mama a una temprana edad y no pudo completar sus investigaciones; Wilkins sustrajo los datos que había obtenido Franklin, y los utilizó de manera un tanto fraudulenta, ya que no citó las fuentes... Dos jóvenes investigadores tuvieron la “virtud” de recoger las investigaciones habidas hasta la fecha y mediante laboriosos cálculos matemáticos, dar con un modelo tridimensional que explicase favorablemente todas las propiedades que debería tener una molécula que albergara los caracteres hereditarios, a saber: Cifrar una información, y tener capacidad de dar réplicas de ella misma. Estos investigadores no son otros que Watson y Crick, que en 1953 publicaron en la revista Nature uno de los artículos más importantes del siglo XX en el que mostraban un modelo estructural de la molécula de DNA que cumplia todas estas propiedades.

J.D. WATSON F. CRICK

El año 2003, estuvo el famoso modelo de Watson y Crick expuesto por unos días en el Jardín Botánico de Valencia, formando parte de una interesante exposición sobre manipulación genética



ADN, estructuraEL MODELO PROPUESTO POR WATSON Y CRICK TENÍA LOS SIGUIENTES VALORES ESTRUCTURALES.

CONCLUYENDO:

Una doble hélice dextrógira de hebras antiparalelas, y de arrollamiento plectonémico, con un surco mayor y otro menor, con un salto de vuelta de 34 Å y 10 pares de bases por vuelta.

El diámetro de la hélice es de 20 Å.




ÁCIDOS NUCLEICOS. ADN, estructura

Posteriormente se han descubierto otras estructuras terciarias del DNA, que también se dan en la naturaleza aunque de forma minoritaria

B- DNA A- DNA Z- DNA



ÁCIDOS NUCLEICOS. La cromatina

En el núcleo de las células eucariotas el DNA se encuentra unido a una serie de proteínas, y el conjunto DNA + proteínas recibe el

nombre de CROMATINA ¿Por qué se empaqueta de esa forma?:

1.- La elevada densidad de empaquetamiento (Ej. La sp. humana 2 m de DNA en una esfera de 5 micras de diámetro)

2.- Los fosfatos de la cadena, en medio acuoso, tienen cargas negativas y, en tan reducido espacio, se repelen.

2.- Las proteínas de la cromatina tienen mucha histidina y lisina por lo que son ricas en cargas positivas y así neutra- lizan las negativas del DNA

Cromosoma metafásico

DNA con los nucleosomas

Filamento de 30 nm

Fragmento de cromosoma

Fragmento de DNA

DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS POSITIVAS Y NEGATIVAS DE LOS

AMINOÁCIDOS EN LA CADENA DE LAS HISTONAS

Cromosoma metafásico

DNA con los nucleosomas

Filamento de 30 nm

Fragmento de cromosoma

Fragmento de DNA



Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS RNADiferencias con el DNA:• La pentosa es la RIBOSA• Se sustituye la TIMINA por el

URACILO• Generalmente no forma cadenas

dobles

EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS MÁS IMPORTANTES SON:

ARNm (mensajero)

ARNt (de transferencia o transferente)

ARNr (ribosómico).

EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS MÁS IMPORTANTES SON:

ARNm (mensajero)

ARNt (de transferencia o transferente)

ARNr (ribosómico).



RNA

Transcripción

mRNA

RNA-DNA Híbridos

RNA polimerasa

Hebra molde

Hebra codificadora




RNA

El RNA de transferencia tRNA es una pequeña cadena de RNA que transporta los aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas



Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS: RNA

El RNA ribosómico rRNA es un conjunto de pequeños fragmentos de RNA que unidos a una serie de proteínas forman las dos partículas del ribosoma



Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Función de los ácidos nucleicosREPLICACIÓNREPLICACIÓN CAPACIDAD DEL DNA

DE DAR COPIAS DE SI MISMO

En teoría, la replicación podía llevarse a cabo según tres formas o modelos: Semiconservativo Conservativo Dispersivo.



ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos

REPLICACIÓNREPLICACIÓN

Meselson y Stahl en el año 1957 llevaron a cabo un elegante experimento en el que demostraron que de las tres hipótesis propuestas la semiconservativa era la que se llevaba a cabo en realidad Meselson

Stahl



ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos, replicación

Algunos componentes de la horquilla de replicación

Topoisomerasa Tipo I

Helicasa

Primasa

Proteinas SSB

Proteinas SSB

Unión de Proteinas SSB

Primer

DNA

pol I

DNA ligasa

Fragmento de Okazaki

Dímero de DNA pol III

Hebra conduct.



Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOSDiferencias entre la replicación de Procariotas y Eucariotas

Procariotas Eucariotas

Un solo cromosoma con un solo origen de replicación

Varios cromosomas y en cada uno de ellos varios orígenes de replicación

Fragmentos de Okazaki de 1000 a 2000 nucleótidos

Fragmentos de Okazaki de 150 a 200 nucleótidos

No existen nucleosomas Los nucleosomas suponen un obstáculo para el avance de la replicación. Hay que desensamblarlos y sintetizar nuevos para insertarlos en el DNA nuevo

DNA polimerasas sencillos y bien conocidos

DNA polimerasas complejos y no muy bien conocidos



TranscripciónConsiste en la copia de un fragmento de DNA a RNA; es un proceso llevado a cabo por un enzima denominado ARN polimerasa, y la formación de la copia complementaria de ARNm (ARN mensajero).



Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS MADURACIÓN DEL RNAm

1.- Eliminación de los intrones:

Son fragmentos de DNA que no tienen sentido y hay que eliminar del RNAm

2.- Maduración del DNA

Tras eliminar los intrones, se añade una cola de poli A y una “caperuza” protectora de polifosfato

EXONES E INTRONESDe esta manera, el RNAm ya maduro, abandona el núcleo por los poros nucleares para se traducido


Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS TRADUCCIÓNProceso por el que el mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNm de un gen determinado se convierte en la proteína correspondiente. Este fenómeno lo lleva a cabo un ribosoma que recorriendo la hebra de ARNm, con la ayuda del ARNt, interpreta el código genético y se sintetiza la proteína de acuerdo a su secuencia de aminoácidos característica.


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