Ensayo BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA

BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA

Toda la información para la génesis, desarrollo y vida de un organismo se encuentra almacenada en la secuencia de bases de las cadenas de ADN.

Aspectos que hicieron pensar el ADN como portador del mensaje genético:

1. La cantidad de ADN en las células de individuos de la misma especie es constante.

2. Aunque hay excepciones, cuanto más compleja es una especie, mayor cantidad de ADN contiene.

3. La luz ultravioleta de 360nm, que es la mas absorbida por el ADN es la que provoca mas mutaciones.

4. Experimentos de GRIFFITH (1928) y estudios de AVERY, MCLEOD y MCCARTY (1944) sobre la transformación bacteriana.

5. Experiencias de Alfred Hersey y Martha Chase (1952) para demostrar de una forma definitiva que el material genetico era ADN y no una proteína.

6. En 1953 James Watson y Francis Crick propusieron su modelo de doble helice para explicar la molécula de ADN

Historia de la Genética Molecular

Con los patrones básicos de la herencia genética establecidos, muchos biólogos se volvieron hacia investigaciones sobre la naturaleza física de los genes. En los años cuarenta y a principios de los cincuenta, los experimentos señalaron al ADN como la parte de los cromosomas (y quizás otras nucleproteínas) que contenía genes.

El enfoque sobre nuevos organismos modelo tales como virus y bacterias, junto con el descubrimiento en 1953 de la estructura en doble hélice del ADN, marcaron la transición a la era de la genética molecular. En los años siguientes, algunos químicos desarrollaron técnicas para secuenciar tanto a ácidos nucleicos como a proteínas, mientras otros solventaban la relación entre estos dos tipos de biomoléculas: el código genético. La regulación de la expresión génica se volvió un tema central en los años sesenta, y para los años setenta dicha expresión génica podía ser controlada y manipulada utilizando ingeniería genética. Durante lás últimas décadas del siglo XX muchos biólogos se enfocaron a proyectos genéticos a gran escala, secuenciando genomas enteros.

Friedrich Miescher

Aisló varias moléculas ricas enfosfatos, a las cuales llamó nucleínas (actualmente ácidos nucleicos), a partir del núcleo de los glóbulos blancos en 1869, y así preparó el camino para su identificación como los portadores de la información hereditaria, el ADN.

Este descubrimiento, que se publicó por primera vez en 1871, al principio no pareció relevante, hasta que Albrecht Kossel hizo sus primeras investigaciones en su estructura química. El trabajo se realizó en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, en el castillo de Tuebingen.

También demostró que la regulación de la respiración depende de la concentración de dióxido de carbono en la sangre. En 1872 se hizo profesor en laUniversidad de Basilea.

Walter Flemming

Flemming investigó también el proceso de la división celular y la distribución de los cromosomas en el núcleo hermano, proceso que denominó mitosis, de la palabra griega para el hilo. Sin embargo, no se dio cuenta de la separación en dos mitades idénticas, las cromátidas hermanas. Estudió la mitosis in vivo y en preparaciones cromadas, empleando como única fuente el material genético proveniente de las aletas y branquias de lassalamandras. Estos resultados fueron publicados en 1882 en el volúmen semanario Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung (1882; Substancia celular, Nucleo y División celular). Basándose en sus hallazgos, Flemming hipotetizó por primera vez que todos los núcleos celulares provenían de otro núcleo anterior (de hecho, acuñó la frase omnis nucleus ex nucleus, siguiendo la de Rudolf Virchow: omnis cellula ex cellula).

Flemming desconocía el trabajo de Gregor Mendel (1822-1884) sobre la herencia, por lo que no hizo la conexión entre sus observaciones y la herencia genética. Dos décadas transcurrieron antes de que la importancia del trabajo de Flemming se hiciera verdaderamente visible con el redescubrimiento de las leyes de Mendel. Su descubrimiento de la mitosis y los cromosomas se considera uno de los 100 descubrimientos más importantes de todos los tiempos, y uno de los 10 más importantes de la biología celular.3

William Bateson

Su relación con el mendelismo se manifiesta en su primer trabajo titulado Hibridación y cruzamiento como método de investigación científica, que presentó en la Iª Conferencia Internacional sobre Hibridación, celebrada en Londres en 1899. Fue quien dio las primeras noticias en Inglaterra sobre las investigaciones de Mendel, convirtiéndose desde entonces en uno de sus grandes defensores.

En 1902 publicó "Los principios mendelianos de la herencia: una defensa", con la traducción de los trabajos originales de Mendel sobre hibridación, publicados en 1866. Sugirió por primera vez el término Genética para la ciencia de la herencia y de la variación. También creó los términos homocigoto,heterocigoto, alelomorfo (más tarde abreviado a alelo) y epistático.

Frederick Griffith

Descubre que el material hereditario de bacterias muertas puede ser incorporado en bacterias vivas.

Walson y Crick

James Watson y Francis Crick propusieron en 1953 el modelo de la doble hélice de ADN para representar la estructura tridimensional del polímero. En una serie de cinco artículos en el mismo número de Nature se publicó la evidencia experimental que apoyaba el modelo de Watson y Crick. De éstos, el artículo de Franklin y Raymond Gosling fue la primera publicación con datos de difracción de rayos X que apoyaba el modelo de Watson y Crick, y en ese mismo número de Nature también aparecía un artículo sobre la estructura del ADN de Maurice Wilkins y sus colaboradores.

Los Acidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

Importancia

Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de suma importancia biológica, ya que todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo; algunos virus sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN.

Se les denomina así porque fueron aislados por primera vez del núcleo de células vivas. No obstante, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular.

Sin duda alguna, los ácidos nucleicos son las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Y los investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es muy cercano al tiempo del origen de vida en la Tierra. Por ello, es que gracias al arduo trabajo realizado por los científicos, han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma en que la secuencia de los ácidos nucleicos dicta la estructura de las proteínas. Determinando así que, tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Y que la secuencia de estas moléculas a lo largo de la cadena determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.

Por tanto, se han identificado al menos dos funciones fundamentales de los ácidos nucleicos: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.

El modo en que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las más prometedoras e intensas investigaciones actuales.

Los nucleótidos

Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por la unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y ungrupo fosfato. El nucleósido es la parte del nucleótido formado únicamente por la base nitrogenada y la pentosa.

Son los monómeros de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) en los cuales forman cadenas lineales de miles o millones de nucleótidos, pero también realizan funciones importantes como moléculas libres (por ejemplo, el ATP).

Constitución

Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:

 Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina.

 Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.

 Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.

 Bases nitrogenadas isoaloxacínicas:la flavina (F). No forma parte del ADN o del ARN, pero sí de algunos compuestos importantes como el FAD

 Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono; puede ser ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN). La diferencia entre ambos es que el ARN si posee un grupo OH en el segundo carbono.

 Ácido fosfórico: de fórmula H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (nucleótidos-monofosfato, como el AMP), dos (nucleótidos-difosfato, como el ADP) o tres (nucleótidos-trifosfato,

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