Presentación del capítulo 13

Estructura y funcionamiento del ADN

Semana 10, capítulo 13

James Watson y Francis Crick

13.1 El estudio del ADN

El proceso investigativo que culminó con el descubrimiento de la estructura del ADN nos permite apreciar cómo la ciencia avanza a través de observaciones y experimentos.

Johann F. Miescher encontró ADN en núcleos de células.

Frederick Griffith transfirió material hereditario de células muertas a células vivas.

Miescher (1844-1895)

Griffith (1879-1941)

Los experimentos de GriffithSe transfirió un “factor de transformación” de células patógenas muertas a células no patógenas vivas. El factor pasó a la próxima generación de células transformadas.

Avery y McCarty encuentran el factor de transformación

Oswald Avery y Maclyn McCarty extrajeron lípidos, proteína y ácidos nucléicos de las células patógenas S usadas por Griffith.

Descubrieron que sólo el ADN podía transformar células R en células S y concluyeron que el ADN es el “factor de transformación”.

Avery (1877-1995)

McCarty (1911-2005)

Confirmación de la función del ADN

Alfred Hershey y Martha Chase experimentaron con bacteriófagos (virus que infectan bacterias). Encontraron que el componente protéico del virus se mantuvo fuera de la bacteria, mientras que el ADN entró a la bacteria.

Concluyeron que el ADN y no la proteína (como casi todos sospechaban) es el material que contiene la información hereditaria.

Hershey (1908-1997)

Chase (1927-2003)

Los experimentos de Hershey y Chase

13.2 Descubrimiento de la estructura del ADN

El descubrimiento de la estructura de la molécula de ADN por James Watson y Francis Crick en el 1953 se basó en investigaciones realizadas y publicadas por otros científicos.

Watson y Crick no realizaron experimentos, sino que analizaron los datos obtenidos por otros investigadores y construyeron una molécula que se ajustara a esos resultados.

Watson y Crick en el 1953

Maurice Wilkins y Rosalind Franklin

1920-1958

1916-2004 Maurice Wilkins y Rosalind Franklin sí realizaron experimentos importantes para determinar la estructura del ADN.

Una foto de cristalografía tomada por Franklin fue la última pieza necesaria depara determinar la estructura del ADN. La importancia de la foto fue reconocida por Francis Crick.

Estructura del ADN

El ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos que corren en dirección opuesta y asumen la forma de una escalera doble en espiral.

Las cadenas se mentienen unidas por enlaces de hidrógeno.

La columna vertebral de la molécula consiste de desoxirribosa y grupos fosfato alternados.

Componentes del ADN

Nucleotido- monómero compuesto por una azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa), tres grupos fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas.

El ADN se compone de cuatro nucleótidos que se repiten a lo largo de la molécula.• Dos pirimidinas: timina y

citosina• Dos purinas: anedina y

guanina

Pareo de bases

Las bases del ADN siempre parean A con T y C con G (una purina de dos anillos con una pirimidina de un anillo).

La secuencia de bases forma el código genético• La variación en la secuencia de bases es

directamente responsable de la diversidad de la vida.

Resumen de la estructura del ADN

13.3 Duplicación y reparación del ADN

La célula duplica su ADN durante el periodo G de la interfase, antes de la mitosis o la meiosis.

La célula tiene mecanismos de lectura y reparación que corrigen la gran mayoría de los errores de duplicación.

Cada cadena de ADN sirve de plantilla para sintetizar una cadena nueva complementaria. La molécula nueva se compone por lo tanto de una cadena vieja y una cadena nueva (la duplicación es semiconservadora).

Una de las cadenas se copia continuamente, la otra se copia por segmentos.

Enzimas envueltas en la duplicación del ADN

ADN helicasa• Rompe los enlaces de hidrógeno que unen los

nucleótidos y separa las dos cadenas del ADN.

ADN polimerasa• Une nucleótidos libres para formar una nueva cadena

de ADN.

ADN ligasa• Une segmentos cortos de ADN para formar una

cadena continua.

Duplicación del ADN

Síntesis discontinua del ADN

En búsqueda de errores Mecanismos de reparación

del ADN• Moléculas de ADN

polimerasa leen las secuencias de ADN según va formándose la cadena nueva y reparan los errores.

• Si el mecanismo de corrección falla, se produce una mutación: un cambio permanente en la secuencia de nucleótidos del ADN.

ADN polimerasa

Mutaciones

Una mutación es un cambio heredable en la composición de la molécula de ADN.

Anemia falciformeAcondroplasia

Hemofilia aGalactosemiaDaltonismo

Xeroderma pigmentoso

Algunas condiciones

causadas por mutaciones:

13.4 Uso del ADN para duplicar los mamíferos existentes

Un clon es una copia exacta de una molécula, célula u organismo.

La clonación sucede naturalmente en organismos que se reproducen asexualmente (e.g., una mata de guineos) y en organismos que se reproducen sexualmente (e.g., gemelos idénticos).

Las técnicas de clonación reproductiva producen copias exactas (clones) de un individuo.

Dolly (primer mamífero clonado) y un hijo que tuvo cruzándose con un macho.

Tecnologías de clonación reproductiva

Transferencia nuclear en célula somática• Se transfiere el núcleo de una

célula de un organismo adulto a un óvulo sin núcleo.

• El citoplasma del óvulo reprograma el ADN adulto para que se comporte como ADN del óvulo.

• La célula se desarrolla en un embrión que se implanta en una hembra. Más tarde nace un organismo genéticamente idéntico al que donó el núcleo.

Algunos resultados de la transferencia nuclear en célula somática

¿Debemos clonar especies que el hombre ha extinguido?

Ibex de los pirineos

Coquí doradoLobo de TasmaniaArriba- último ejemplar vivienteAbajo- disecado en un museo

Mamut

¿Debemos clonar personas?

Clones naturales(gemelosidénticos)

Clonación terapéutica

La clonación terapéutica produce embriones de los que se extraen células madre o pluripotentes(stem cells). Estas células pueden convertirse en otros tipos de célula.

Algunos embriones podrían usarse para producir tejidos útiles en trasplantes.

13.5 Fama y gloria En la ciencia, al igual que en las

demás profesiones, el reconocimiento público no siempre incluye a todas las personas responsables de un descubrimiento. Aunque Rosalind Franklin contribuyó grandemente a determinar la estructura del ADN, el premio Nobel de 1962 le fue otorgado a Watson, Crick y Wilkins.

Rosalind no lo recibió porque había muerto de cáncer, probablemente debido a la exposición a dosis altas de rayos X durante sus investigaciones.

Biodiversidad- Amazona vittata

La cotorra puertorriqueña fue muy común hasta que la isla comenzó a deforestarse para uso agrícola. Hay poblaciones pequeñas en El Yunque y en el Bosque de Río Abajo. Hay planes de establecer una tercera población en Maricao.