GENÉTICA MOLECULAR. EL ADN : evidencias experimentales. Modelos de replicación.

Transcripción

1 GENÉTICA MOLECULAR EL ADN : evidencias experimentales. Modelos de replicación.

2 Experimentos para identificar la naturaleza del material genético

3 Experimento de Griffith ( 1928 )

4 Experimento de Griffith

5 Experimento de Griffith Griffith concluyó que un "FACTOR DE TRANSFORMACIÓN" había sido transferido desde los neumococos S muertos a los neumococos R vivos. Este factor de transformación convirtió a los neumococos R en neumococos S con la cápsula de polisacáridos que les hace letales.

6 RETOMANDO A GRIFFITH? Frederick Griffith postuló la existencia de un principio transformador de las bacterias. El no pudo establecer la naturaleza química de dicho principio transformador; su trabajo lo continuaron tres investigadores: APORTE DE: Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty: En 1944 lograron aislar el principio transformador que había porstulado Griffith. Encontraron que dicho principio era el DNA. Establecieron que: el DNA es el material responsable de la transformación genética de las bacterias El DNA es el material de la herencia 17/05/2017 6

7 Experimento Avery, McLeod, Mc Carty ( 1944 )

8 Experimento Avery, McLeod, Mc Carty ( 1944 )

9 Experimento de Alfred Hershey y Martha Chase (1952) Cuando los virus T2 (bacteriófago) encuentran una bacteria susceptible, se fijan a un receptor específico de la superficie celular y le inyectan el contenido de la cabeza (el ADN). En el interior de la bacteria, este ADN crea varios cientos de copias de sí mismo, aprovechando la maquinaria biosintética de la célula. La bacteria de destruye (lisis) y los nuevos virus son liberados al medio.

10 APORTE DE HERSHEY Y CHASE 1952 Demuestran con su experimento con virus que el ADN viral era el causante de la infección y de la transferencia genética y no las proteínas que conforman la cápside o envoltura viral. Utilizan elementos radiactivos como P y S marcados. El DNA es el material de la herencia y no las proteínas 17/05/

11 NUEVAS INTERROGANTES A raíz del descubrimiento de Avery, McLeod y McCarty, surgen nuevas preguntas con respecto al material hereditario: Cómo es el DNA? En que parte tiene la información genética? Cómo se organiza esta información? A qué se refiere la información que tiene el DNA? Cómo se transmite esta información de padres a hijos? Estos cuestionamientos fueron resueltos por otros investigadores, entre ellos: Levene, Chargaff, Watson y Crick. 17/05/

12 APORTE DE: Phoebus Aaron Levene (1920): Este investigador ruso, estableció que en la composición química del DNA participaban las siguientes sustancias: Cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina Una molécula de azúcar: la desoxirribosa Un grupo fosfato: 17/05/

13 APORTE DE: Erwin Chargaff: Entre , utilizó una nueva técnica para analizar la composición de bases nitrogenadas de diversas fuentes de DNA, logrando concluir lo siguiente: 1. En todo tipo de DNA la cantidad de adenina es igual a la de timina mientras que la cantidad de guanina es igual a la de citosina. A = T y G = C 2. El DNA de tejidos diferentes de la misma especie, tiene la misma composición de bases nitrogenadas. 3. La composición de bases en el DNA, varía de una especie a otra. 4. La composición del DNA de una especie no cambia con la edad o nutrición. Fuentes de DNA: hombre, ternera, oveja, rata, gallina, staphylococcus aureus y levadura 17/05/

14 APORTE DE WATSON Y CRICK En 1953, Watson y Crick postularon un modelo tridimensional para explicar la estructura del DNA. Se apoyaron en los trabajos de: Cristalografía de rayos X de Maurice Wilkins y Roslind Franklin Leyes de equivalencias de bases nitrogenadas de Erwin Chargaff. Otros aportes de Watson y Crick: Establecieron un modelo para explicar la autoduplicación del DNA Participaron en el desciframiento del código del DNA o código genético. La doble hélice 17/05/

15 Estructura de los ácidos nucleicos

16 Tipos de ácidos nucleicos Estructura de los ácidos nucleicos

17 Estructura de los ácidos nucleicos

18 Estructura de los ácidos nucleicos Pentosa del ADN: Desoxirribosa Pentosa del ARN: ribosa

19 Estructura de los ácidos nucleicos Las bases nitrogenadas son: Purinas (de doble anillo), como la Adenina y la Guanina. ADENINA (A) GUANINA (G) TIMINA (T) URACILO (U) CITOSINA (C)

20 Estructura de los ácidos nucleicos Enlace fosfodiéster

21 Estructura de los ácidos nucleicos Extremo Extremo 3

22 Modelo de doble hélice de Watson y Crick

23 Modelo de doble hélice de Watson y Crick

24 Modelo de doble hélice de Watson y Crick La secuencia de bases en el ADN hace posible el almacenamiento de información genética y que esta secuencia se relaciona a las secuencias de aminoácidos en las proteínas. El número de combinaciones y posibles secuencias es ilimitado (millones de nucleótidos)= puede almacenar mucha información = muchos genes ( cientos!!).

25 Actividad Entonces la otra cadena tiene esta secuencia: 5 -TCGATGTCAGGGGTTTTGGGAAATTT-3

26 Pregunta PSU, Demre modelo de admisión 2016 La figura corresponde a una simplificación del modelo de ADN propuesto por Watson y Crick en Al respecto, es correcto afirmar que la importancia de este modelo radica en que I) facilitó la comprensión de la estructura del material genético. II) permitió explicar algunos fenómenos o situaciones problema relacionadas con el material genético. III) permitió observar la estructura del material genético tal cual es. A) Solo I B) Solo III C) Solo I y II D) Solo II y III E) I, II y III C Habilidades de Pensamiento científico

27 Pregunta PSU, Demre admisión 2013 Cuál(es) de las siguientes relaciones es (son) verdadera(s) para el ADN nuclear de cualquier organismo? I. El número de bases púricas es siempre igual al de las pirimídicas. II. El número de guaninas es siempre igual al de las citosinas. III. La suma de adeninas y timinas es siempre igual a la suma de guaninas y citosinas. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) I, II y III D

28 Replicación del ADN Modelo Meselson Stahl 1957

29 Tres modelos de replicación del ADN

30 Replicación conservativa. En este modelo, la replicación del ADN resulta en una molécula compuesta por las dos cadenas de ADN originales (idéntica a la molécula original de ADN) y otra molécula compuesta por dos cadenas nuevas (con exactamente la misma secuencia que la molécula original).

31 Replicación semiconservativa. En este modelo, las dos cadenas de ADN se desenrollan y cada una sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Esto resulta en dos moléculas de ADN, cada una con una cadena original y una nueva.

32 Replicación dispersiva. En el modelo dispersivo, la replicación del ADN resulta en dos moléculas de ADN que son mezclas, o "híbridos", del ADN original y las moléculas hijas. En este modelo, cada cadena individual es un mosaico de ADN original y nuevo.

33 Experimento de Meselson Stahl (1957)

34 Conclusión: replicación semiconservativa

35 Características del proceso: Replicación del ADN o o o Proceso altamente regulado Efectuado por una maquinaria de replicación que envuelve varias proteínas y enzimas Las bacterias tienen todo su ADN organizado en forma de una sola molécula doble y circular o La célula eucarionte contiene cromosomas lineales y dobles asociados a una cantidad de proteínas casi equivalente a la masa del ADN.

36 Replicación del ADN o ADN molde. o Enzimas: a) Helicasa. b) Topoisomerasa. c) ADN polimerasa I, y III. d) Ribonucleasa o primasa. e) Ligasa. o Proteinas de unión a la hebra sencilla del ADN (SSB): estabilizan la horquilla de replicación. o Nucleótidos de ADN libres.

37 Replicación del ADN Funciones de las enzimas Topoisomerasas: Rompen una hebra y la tensión del enrrollamiento de la hélice, se relaja Helicasas: Completan el desenrrollamiento, cortando los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. ADN polimerasa III: Sintetizan cadenas de ADN nuevas. ADN polimerasa I: Extrae cebadores (exonucleasa). Primasas o ARN polimerasa (Ribonucleasa): Sintetizan los iniciadores de ARN que se necesitan para iniciar la replicación (Primer o cebadores). Ligasas: Catalizan el enlace fosfodiéster entre nucleótidos adyacentes. Cuando ADN pol I remueve los primers y sintetiza una cadena de ADN nuevo.

38 Replicación del ADN La secuencia de nucleótidos en el origen de replicación del ADN (ORI) actúa como señal de iniciación.

39 Replicación del ADN La enzima topoisomerasa desenrolla al ADN. La enzima helicasa rompe los puentes de hidrógeno entre las hebras de ADN. Mientras se separan las dos hebras se van uniendo las proteínas estabilizadoras (SSB). Así se mantienen separadas las hebras de ADN.

40 Replicación del ADN Rol del cebador La enzima ADNpolimerasa III sólo puede añadir nucléotidos a un extremo 3 libre, no puede empezar una síntesis por sí misma. La enzima ADN polimerasa III, va a elongar la cadena de ADN, en dirección 5' - 3' a partir de un primer o fragmento de ARN que después será eliminado.

41 Replicación del ADN

42 Replicación del ADN

43 Replicación del ADN El proceso de duplicación es bidireccional. Hay dos horquillas de replicación por cada burbuja de replicación.

44 Replicación del ADN

45 Replicación del ADN de Eucariontes Replicación del ADN

46 Pregunta PSU Demre admisión 2014 Una molécula de ADN, con sus dos hebras marcadas radiactivamente, experimenta dos ciclos de replicación en una solución libre de marcador radiactivo. De las cuatro moléculas resultantes de ADN, A) todas presentan radiactividad. B) ninguna presenta radiactividad. C) la mitad presenta radiactividad. D) una presenta radiactividad en ambas hebras. E) la mitad presenta radiactividad en ambas hebras. Habilidad: Aplicación Nivel de dificultad: Alta c

47 Pregunta PSU modelo de admisión 2015 En el siguiente gráfico se muestra el efecto de la composición de pares de bases sobre la temperatura de desnaturación del ADN. Al respecto, es correcto inferir que A) un mayor contenido GC se refleja en una mayor Tm. B) no hay relación entre el contenido GC y el aumento de Tm. C) se observa una relación inversa entre el contenido GC y Tm. D) cuanto mayor es el contenido GC la hebra de ADN es más susceptible a la denaturación por acción de la temperatura. E) la estabilidad del ADN es independiente del aumento de la temperatura. A