El cido desoxirribonucleico (ADN) es un polmero de alto peso molecular formado por dos cadenas o hebras de monmeros llamados nucletidos

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Datos, Watson, necesito datos! No se puede construir una casa sin ladrillos.Sir Arthur Conan Doyle, Estudio en escarlataSi bien el perodo entre principios de siglo y la Segunda Guerra Mundial (1900 a 1940) ha sido considerado la edad de oro de la gentica, los cientficos an no haban determinado que, en el ADN y no en las protenas, se encontraba el material hereditario. Sin embargo en esa poca se realizaron muchos descubrimientos genticos y se estableci la relacin entre gentica y evolucin.

El ADN fue aislado por Friedrich Miescher en 1869 de esperma de salmn y de pus de heridas abiertas. Dado que la encontr solamente en los ncleos, Miescher denomin a este compuesto nuclena.("Se levantaba en pleno invierno a las 4 y se iba a orillas del Rhin con su ayudante para pescar. Luego, proceda a la extraccin de nuclena en un laboratorio abierto a todos los vientos, donde la temperatura rondaba los 2 C. Una temperatura demasiado elevada habra impedido manipular la nuclena...")A posteriori se lo cambi a cido nucleico y por ltimo a cido desoxirribonucleico (ADN).

Robert Feulgen, en 1914, describi un mtodo para revelar por tincin el ADN, basado en el colorante fucsina. Se encontr, utilizando este mtodo, la presencia de ADN en el ncleo de todas las clulas eucariotas, especficamente en los cromosomas.Durante los aos 20, el bioqumico P.A. Levene analiz los componentes del ADN. Encontr que contena cuatro bases nitrogenadas: citosina, timina, adenina, y guanina; el azcar desoxirribosa; y un grupo fosfato.

El concluy:

1. que la unidad bsica (nucletido) estaba compuesta de una base pegada a un azcar y que el fosfato tambin estaba pegado al azcar y

2. lamentablemente tambin concluy errneamente que las bases estaban en cantidades iguales y, que un tetranucletido era la unidad repetitiva de la molcula.

Sin embargo queda su idea de la estructura del nucletido el cual es realmente la unidad fundamental (Monmero) del cido nucleico (Polmero).

Existen cuatro nucletidos que integran el ADN: uno con citosina (C), uno con guanina (G), uno con adenina (A), y uno con timina (T),

Aqui se muestran 3 de ellos en su forma "activa", como trifosfatos, antes de entrar en la molcula de ADN, recuerde que el nucletido all tiene un solo fosfato.

El factor de transformacin

A comienzo "del ao 1900", el estudio de la gentica comienza a dar frutos: la relacin entre el trabajo de Mendel y el de los bilogos celulares result en la teora cromosmica de la herencia; Garrod propuso la relacin entre los "errores innatos del metabolismo" y los genes. La pregunta qued planteada: que es un gen?

La repuesta la trajo el estudio de una enfermedad infecciosa mortal la neumona. Durante los aos 20 (192... por supuesto) Frederick Griffith estudi las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que produca la enfermedad y otra que no la causaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cpsula (tambin se la conoce como cepa S, del ingles smooth, o sea lisa, que es el aspecto de la colonia en las placas de Petri). La otra cepa (la R, de rugosa, que es el aspecto de la colonia en la placa de Petri) no tiene cpsula y tampoco causa neumona. Frederick Griffith (1928) fue capaz de inducir la transformacin de una cepa no patognica Streptococcus pneumoniae EN PATOGNICA. Griffith postul la existencia de un factor de transformacin como responsable de este fenmeno.

Griffith inyect las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones mientras que la cepa R no lo haca. Luego comprob que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumona cuando se la inyectaba. Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, e inyectaba la mezcla a los ratones ( recuerde que ningn componente individual de la mezcla mata a los ratones) los ratones contraan la neumona y moran.Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos posean cpsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones!

Hiptesis

1. La cepa S, muerta por el calor, fue reanimada o resucit.

2. La cepa R viva fue modificada por algn "factor de transformacin" (transforming factor).

Otros experimentos mostraron que la segunda postulacin era la correcta.

En los aos 40 (19..), Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformacin era el ADN. Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destrua el ADN, demostr que el factor de transformacin era el ADN. Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformacin obtenida por Griffith. El concluy que el material hereditario era ADN y no una protena. Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa poca el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una protena.

El uso de bacterifagos

La ltima palabra en la cuestin de determinar cual era el material hereditario vino de los trabajos de Max Delbruck y Salvador Luria en los 40. Los bacterifagos son un tipo de virus que atacan a las bacterias, Delbruck y Luria trabajaron con virus que atacan a la bacteria del intestino humano Escherichia coli. Los bacterifagos consisten en ADN con una cubierta de protenas. Los bacterifagos infectan una clula inyectndole su ADN. Este ADN viral "desaparece" mientras toma control de la maquinaria de la bacteria que comienza a fabricar nuevos virus. Luego de 25 minutos de haber sido inyectado la clula hospedadora estalla, liberando cientos de nuevos bacterifagos. Como los fagos tienen solo ADN y Protenas, eran la herramienta ideal para resolver la naturaleza del material hereditario.

En 1952 Alfred D. Hershey y Marta Chase realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las protenas eran el material hereditario. Marcando el ADN y las protenas con istopos radioactivos el experimento demostrara cual de ellos entraba en la bacteria. Ese sera el material hereditario ( factor transformador de Griffith). Dado que el ADN contiene fsforo (P) pero no azufre (S), ellos marcaron el ADN con Fsforo-32 radioactivo. Por otra parte, las protenas no contienen P pero si S, y por lo tanto se marcaron con Azufre-35. Hershey y Chase encontraron que el S-35 queda fuera de la clula mientras que el P-32 se lo encontraba en el interior, indicando que el ADN era el soporte fsico de la herencia.

Detalles del experimento:

El cido desoxirribonucleico (ADN) es un polmero de alto peso molecular formado por dos cadenas o hebras de monmeros llamados nucletidos. Cada nucletido est conformado por molculas ms pequeas: una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina), un hidrato de carbono (desoxirribosa) y un grupo fosfato (fig. 1). Los cuatro tipos de nucletidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, las cuales pueden ser pricas (adenina o guanina) o pirimdicas (citosina o timina). Se les llama pricas o pirimdicas porque derivan de molculas llamadas purina o pirimidina.

El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes permiti a los cientficos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molcula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucletidos entrelazadas en forma de doble hlice. Cada una de estas hebras se une a la otra por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrgeno, siguiendo un patrn fijo: la adenina se une a la timina y la guanina a la citosina. Los nucletidos de cada cadena se unen a travs de los grupos fosfato y la desoxirribosa (fig. 2).

l modelo descrito permite explicar cmo se pueden sintetizar nuevas molculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de los enlaces de hidrgeno y la consecuente separacin las dos cadenas complementarias. Esto permite que cada una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena complementaria nueva. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que permite el enlazamiento de los nucletidos en las cadenas complementarias nuevas. Este modelo de duplicacin del ADN (replicacin o autoduplicacin) se denomina semiconservativo, ya que cada ADN sintetizado est formado por una cadena antigua, que sirvi de molde, con la otra nueva.

El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a travs de un proceso denominado expresin gnica. Mediante dicho proceso la informacin contenida en los genes del ADN es utilizada para especificar la constitucin de las protenas de la clula. Recordemos que un gen tiene informacin especfica para la sntesis de una protena determinada. Las protenas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros slo observables bioqumicamente como es el caso de las enzimas y las protenas estructurales.

Debido a que el ADN es una macromolcula, est imposibilitado para atravesar la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas, lugar de sntesis de protenas. Por esto, se requiere la participacin de otro cido nucleico, el cido ribonucleico (ARN), el cual se diferencia del ADN en que el nucletido de ARN posee uracilo en vez de timina y en que el hidrato de carbono es una ribosa. Este ARN, por ser de menor peso molecular que el ADN, s puede salir por los poros de la membrana nuclear hacia los ribosomas.

. Transcripcin: la informacin contenida en un gen del ADN se copia en un ARN mensajero (ARNm) con la participacin de la enzima ARN polimerasa. De esta manera, es el ARNm el que lleva la informacin codificada en cuanto al tipo, cantidad y orden de los aminocidos que formarn la futura protena. Una vez que el ARNm ha copiado toda informacin desde el ADN sale del ncleo hacia los ribosomas ubicados en el citoplasma celular (fig. 4). Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separados (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2).2. Traduccin: la informacin transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia (orden) de aminocidos de una protena. Una secuencia de tres bases nitrogenadas consecutivas o triplete del ARNm se llama codn. ste lleva informacin, que se traduce en los ribosomas, para un aminocido especfico que formar parte de la protena. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren traduciendo la informacin de sus codones. Aqu entra en juego otro tipo de ARN denominado ARN de transferencia (ARNt), que se encarga de transportar un aminocido determinado hasta los ribosomas. Un sector de este ARNt tiene un triplete llamado anticodn que es complentario con el codn del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminocido en el ribosoma. As sucesivamente van llegando otros aminocidos que al unirse formarn una protena (fig. 5).

Ejercicios

Qu molculas forman un nucletido? Qu molculas de los nucletidos unen las dos cadenas o hebras del ADN? Qu molculas unen a los nucletidos de una cadena o hebra del ADN?Si una cadena de ADN est conformada por la siguiente secuencia de bases nitrogenadas: A T C G A A, cul es la cadena complementaria? A partir de la siguiente cadena de ADN: A A T C C G C A T construye la molcula de ARNm. Diferencia el ARNm del ARNt. Investiga qu significa que el cdigo gentico sea universal y degenerado.Investiga qu funcin cumplen los tripletes sin sentido. A continuacin se indica la secuencia de bases nucleotdicas para un ARNm:

ARNm 5 A G C G U U C U A A G C G C C - 3

-Indica el nmero de codones de este ARNm. -Cuntos aminocidos tendra el polipptido que codifica? -Cuntos ARNt se necesitan para sintetizar este polipptido?-Uno de los codones de este ARNm es G U U, cul es el anticodn del ARNt complementario?