Clase 2. ADN - Módulo de Herencia PDF

BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao Introducción En 1953, James Watson y Francis Crick introducen el modelo de hélice doble para explicar la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN) ¿Cómo ello...

BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao Introducción En 1953, James Watson y Francis Crick introducen el modelo de hélice doble para explicar la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN) ¿Cómo ellos llegaron a determinar que esta debía ser la estructura del ADN? ¿Qué características debe tener la molécula de herencia? La molécula de herencia debe tener las siguientes características. Información Debe tener la información necesaria para producir el organismo completo. Transmisión La información debe ser transmitida de una generación a la próxima (de padres a hijos). Expresión Poseer un mecanismo para expresar la información. ¿Qué características debe tener la molécula de herencia? La molécula de herencia debe tener las siguientes características. Replicación Ser capaz de replicarse a si misma. Las células hijas deben llevar la misma información que la célula original. Debe poder mutar o cambiar. Esto introduce variabilidad y sirve de base para el cambio evolutivo. Los Cromosomas Contienen ADN 1869 1895 1903 Friedrich Meischer Edmund Wilson Walter Sutton y Theodor Boveri Descubre el ADN Aísla ADN del núcleo de células blancas. Lo llamó nucleína. Sugiere que el ADN era el material hereditario. Observó que los espermatozoides y los huevos contribuían con el mismo número de cromosomas al cigoto durante la reproducción. Estableció la relación entre la substancia ácida observada por Miescher y los cromosomas. Independientemente describieron las similitudes entre la repartición de los cromosomas en los gametos y la herencia de los genes. Teoría Cromosómica de Herencia 1870’s Se observa la fusión del núcleo de gametos masculinos y femeninos. Esto es seguido por la aparición de los cromosomas. 1900s, los principios de herencia presentados por Mendel fueron redescubiertos. 1870 1900 Núcleo y Cromosomas — ¿Qué se sabía en la década de 1920? — El ADN es el componente principal de la nucleína. — Se identifica la estructura básica del ADN. — Cuatro subunidades repetitivas, nucleótidos de: Adenina, Citosina, Timina y Guanina ADN: Candidato a Material Genético — En 1923, se determino que el ADN estaba localizado en los cromosomas, por lo que era un candidato idóneo para ser la molécula hereditaria. — Sin embargo, otras dos moléculas también se encontraban en los cromosomas: — Proteínas — ARN — En esa época los carbohidratos y los lípidos también se consideraron candidatos a ser la molécula hereditaria. Búsqueda del material genético Cromosomas están formados principalmente por dos moléculas. Ácido Desoxirribonucleico (ADN) Formado por cuatro bases nitrogenadas Adenina, Guanina, Citosina y Timina Proteínas Formadas por 21 amino ácidos diferentes Basado en estas características se pensó que las proteínas eran las moléculas que guardaban la información genética. ¿Por qué? Evidencia a Favor de que el ADN es la molécula de herencia Evidencia en favor de ADN 1928 1952 1956 Frederick Griffith Alfred Hershey y Martha Chase, trabajaron con bacteriófagos. Fraenkel-Conrat y Singer trabajan con dos cepas del virus TMV. Estudia la patogenicidad de la bacteria Streptococcus pneumoniae que produce neumonía. Virus que atacan únicamente a las bacterias XXXXs Avery, MacLeod, y McCarty utilizaron las bacterias SIII muertas por calor y las bacterias RII en sus experimentos Gierer y Schramm aíslan ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV). 1940 1956 Búsqueda del material genético Frederick Griffith – 1928 Estudia la patogenicidad de la bacteria Streptococcus pneumoniae que produce neumonía. Trabaja con dos cepas de esta bacteria: Forma S III suave, forma virulenta, causa neumonía Forma R II rugosa, forma no virulenta, no causa neumonía http://web.1.c2.audiovideoweb.com/1c2web3536/Streptohires.jpg Los Cromosomas Contienen ADN ¿Si usted fuera Griffith a que conclusión usted llega con estos experimentos? ¿Por qué Griffith no concluye que el ADN es el agente transformador? Experimento Avery, MacLeod, y McCarty — Avery, MacLeod, y McCarty utilizaron las bacterias SIII muertas por calor y las bacterias RII en sus experimentos. — El extracto de las bacterias SIII se dividió en cuatro alícuotas que fueron tratadas para destruir ADN, ARN, proteínas o lípidos y carbohidratos. — Una de estas moléculas en cada una de las alícuotas. Experimento Avery, MacLeod, y McCarty Experimento Avery, MacLeod, y McCarty Experimento Avery, MacLeod, y McCarty — ¿En el diseño de este experimento que representa el tubo 1? ¿El tubo 2? ¿Los tubos 3, 4 y 5? en este experimento? — ¿A qué conclusión usted llega luego de estudiar las figuras de la transparencia 17 y 18? Experimento Hershey y Chase En 1952, Alfred Hershey y Martha Chase, trabajaron con bacteriófagos. Virus que atacan únicamente a las bacterias. Consisten de DNA y Proteína solamente. En sus experimentos utilizaron el fago T2: Uno de los muchos fagos que puede infectar a Escherichia coli. Consiste de una cápsula de proteína externa y ADN en el interior de la cápsula. Puede hacer que la bacteria forme nuevas partículas virales antes de romper la célula. https://www.fabpretty.com/media/2013/01/Bacterial-VirusesBacteriophages.jpg Experimento Hershey y Chase En 1952, Alfred Hershey y Martha Chase, trabajaron con bacteriófagos. Realizaron experimentos para determinar cual era el material genético en los fagos T2. Sus experimentos permitieron diferenciar cual de las dos moléculas que componen el fago T2 es la responsable de la producción de nuevas partículas virales y la lisis de la bacteria. Experimento Hershey y Chase Experimento Hershey y Chase — ¿Por qué se marcaron los fagos con azufré radiactivo (35S) o fósforo radiactivo (32P)? — ¿Cuál es el propósito de colocar la mezcla en una licuadora y luego en una centrífuga? — ¿A qué conclusión usted llega luego de estudiar las figuras de la transparencia 27? Experimento Alfred Gierer y Gerhard Schramm Al estudiar los virus se pueden encontrar virus que tienen ADN y virus que contienen ARN, pero nunca ambos. Esto llevó a formular la siguiente pregunta: ¿Cuál es el material genético en virus de RNA? En 1956 Gierer y Schramm aíslan ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV). Al infectar tejido vegetal con el ARN purificado se producen lesiones similares a las que produce el virus completo. ¿Cuál es su conclusión basado en estos resultados? Experimento FraenkelConrat y Singer Fraenkel-Conrat y Singer en 1956 trabajan con dos cepas del virus TMV. Cepa A (salvaje o común) Produce daños en la zona entre las venas de las hojas (se tornan amarillas). Cepa B (HR – Holmes ribgrass) Causa daños alrededor de las venas de las hojas (se tornan amarillas). ¿A qué conclusión usted llega a base de estos experimentos? https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=W7D4K9fo&id=BDF0819B9C5A8A5E8CF2ABE633BCAC3F3AAC6D8E&thid=OIP.W7D4K9foB6UA4TjoxdyQIwAAAA&mediaurl=http%3a%2f%2fwww.genomasur.com%2flecturas%2f0 1-15-G.gif&exph=590&expw=400&q=fraenkel+conrat+singer+experiment&simid=608052775099108526&ck=73CCC3339F6BE62C17A8BD58C0D0BE4C&selectedIndex=8&qft=+filterui%3alicenseType-Any&FORM=IRPRST&ajaxhist=0 Otra evidencia a favor del ADN Las células eucarióticas duplican su ADN antes de pasar por el proceso de mitosis. Durante mitosis el ADN duplicado se divide equitativamente entre las dos células. Las células diploides tienen el doble del ADN presente en sus gametos haploides. Referencias Brooker, R.J. 2015. Genetics: Analysis and Principles. 5ta Edición. McGraw Hill, Publ. New York, NY, USA. Pierce, B.A. 2006. Genetics: A Conceptual Aproach, 2da Edición. W.H. Freeman and Company, New York, NY, USA. Sanders, M. F. y J. L. Bowman. 2012. Genetic Analisis: An Integrated Approach. Pearson Publ., New York, N.Y., USA.