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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.
