molecular 2
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Conceptos Generales
Un poco de historia• Friedrich Miescher (1844-1895).• En 1869. Estudia la composición química del pus: encuentra una
fracción precipitable por ácido diluído que denomina Nucleína.
• Encuentra un material parecido a la
nucleína en la esperma de salmón,
y lo fracciona en un componente
proteico (protamina) y un componente
que contiene fosforo, de carácter ácido,
que Richard Altmann (1852-1900)
denomina ácido nucleico.
• Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia de dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la levadura, que recibe el nombre de ácido zimonucleico y otro, abundante en el timo, llamado ácido timonucleico.
• Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarse ácido ribonucleico (ARN), mientras que el timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse ácido desoxirribonucleico (ADN)
• 1940. Investigadores pensaban que las proteínas funcionaban como biomoléculas del material genético.
• La abundante variedad y cantidad de proteínas existentes en la célula, y las propuestas sobre la estructura química del ADN.
¿Proteínas como material genético?
vs
Frederick Griffiht (1878-1939)
Experimentos con la bacteria
Diplococcus pneumoniae
Inicio de investigaciones para designar
cual de las dos biomoléculas era el
material genético. 1928.
Las pruebas decisivas a favor del
ADN
• La cepa S producía infección letal en los ratones de su laboratorio y los de la cepa R, no lo hacían.
• Las cepas S muertas por calor son también inofensivas, excepto cuando se las mezcla con cepa R vivas.
• En este último caso, se puede producir una infección fatal y en los ratones infectados se encuentran células vivas con cápsulas características de la cepa S.
• Este experimento permite inferir que algún factor de la cepa S muerta pasa a las cepas R vivas y las transforma en cepas infecciosas letales.
• Griffith no supo cual era ese factor.
Observaciones de Griffith
El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puede ser transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (colonias a la dcha.) por el DNA del neumococo S. Esta transformación se transmite a la descendencia.
Experimento de Avery, McLeod y
McCarthy (1944)
E xperi
mento
En los años 40 (19..), Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN. Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN. Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida por Griffith. El concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína. Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína.
E xperi
mento
• En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN.
• Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN.
• Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida por Griffith.
• Concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína.
• Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína.
Erwin Chargaff (1929-1992).En 1949 observó que todos los ADN tenían tantas moléculas de adenina (A) como de timina (T), y tantas de citosina (C) como de guanina (G).
Experimentos de Hershey y
Chase (1952)
El ADN introducido en la bacteria contiene la información necesaria para generar nuevos virus; es decir, el ADN es el portador de la información
genética.
La determinación estructural del ADN: sus protagonistas.
Crick
Watson
Wilkins
Pauling Franklin
• Crick y Watson• En 1953. Proponen la estructura de doble hélice
del ADN.• Maurice Wilkins: mostró fotos de difracción de
rayos X del ADN. Orientó el interés de Watson hacia la química estructural de los ácidos nucleicos y las proteínas.
• Rosalind Franklin: especialista en técnicas de difracción de rayos X. Publica las dos formas del ADN, la cristalina A y la para cristalina B.
• Linus Carl Pauling: investigación sobre la naturaleza del enlace químico.
La doble hélice
James Watson Y Francis Crick
James Watson (izquierda) y Francis Crick junto a la primera estructura ensamblada de doble hélice en el Laboratorio Cavendish de Cambridge (Reino Unido)
Modelo de Watson y Crick de la estructura del DNA
Surco Menor
Surco Mayor
0.34 nm
2.0 nm2.0 nm
3.6 nm
Estructura general de nucleótidos
O-O-
OO
OO OO
OHOH OHOH
HHHH
HH
CHCH
HH
PP
3'3'
4'4' 1'1'
O-O-
BasePúrica ó
Pirimídica
5'5'
Pentosa
Fosfato
2'2'
Estructura de la Purina y de la Pirimidina
HCHC
NN
HHCC
CC
NNHH
CHCHCC
NN
NN
22
1166
55
4433
77
88
99
HHCC
CHCH
CHCHHCHC
NN
NN
2211
6655
4433
PirimidinaPirimidina PurinaPurina
HCHC
HHCC
CC
NNHH
CHCHCC
NN
NN
22
1166
55
4433
77
88
99
NH2NH2
66
CC
H2NH2N
OO
CC
CC
NNHH
CHCHCC
NN
NN
22
11 55
4433
77
88
99
H2NH2N
AdeninaAdenina GuaninaGuanina
Bases Púricas
Bases Pirimídicas
OO
CC
CC
CHCHCC
NHNH
HNHN
2211
6655
4433
OO
CH3CH3 CC
CHCH
CHCHCC
NN
2211
6655
4433
NH2NH2
OO NHNH
CHCH
CHCH
NHNH
HNHN
2211
6655
4433
CCOO
CC
OO
TiminaTimina CitosinaCitosina UraciloUracilo
El azúcar
Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleótidos, unidos por enlaces covalentes entre la molécula de azúcar de un nucleótido (el carbono 3´ de la ribosa o de la desoxirribosa) y la molécula de fosfato del siguiente nucleótido que a su vez está unido al carbono 5´ de la pentosa.
Estos enlaces son llamados uniones o puentes fosfodiéster, porque el fosfato está unido por una unión éster fosfato al azúcar del nucleótido y por otra unión equivalente al azúcar del nucleótido que lo precede.
25
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
O
O
O
O
O
Polinucleótido
Enlacefosfodiéster
Enlaceb-glicosídico
27
O N
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
Extremo 5’
Extremo 3’
Enlacefosfodiéster
. . . . . .