Historia Del Adn

Miescher(1869):

Aisla el ADN

Había encontrado una sustancia en el núcleo celular cuya composición química era distinta de las proteínas y de cualquier otro compuesto conocido hasta la fecha. 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. 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 la Universidad de Basilea. En 1874, Miescher, que se había trasladado a Basilea, comenzó sus investigaciones con el esperma de los salmones, y descubrió la presencia de una serie de sustancias, una ácida (ácido nucléico o "nucleína") y una fuertemente básica, a la que denominó "protamina" y que se identifica con las histonas. Los estudios de Miescher fueron un papel muy importante en la biología molecular, que abrió las puertas a numerosas pruebas y experimentos que realizaron varias personalidades diferentes, aunque en su época el término nucleína era muy poco conocido y el nunca lo propuso como el ADN que se conoce actualmente.

Kossel(1890):

hidroliza el acido nucleico

Sus investigaciones comenzaron al final de la década de 1870 con el estudio del núcleo celular, y en la década de 1890 se inclinó cada vez más por el análisis de las proteínas. Esto le llevaría a importantes conclusiones sobre la síntesis de proteínas, a suponer la importancia de las enzimas y a intuir el papel de los ácidos nucleicos en la herencia.

Descubrió la histidina e investigó las nucleinas, protaminas, histonas y bases púricas, y la concepción de los aminoácidos como elementos estructurales. Con su discípula inglesa H. D. Dakin investigó la arginasa, fermento que interviene en la degradación de L-arginina. Esta reacción ocurre en el hígado y forma parte del ciclo de la urea, la L-arginina produce ornitina por medio de la arginasa.

Reedscubrimiento de mendel(1903)

No fue hasta 1900 que los biólogos aceptaron los hallazgos de Gregor Mendel § (1822-1884). En un solo año, su trabajo fue redescubierto por otros científicos que trabajaban en distintos países de Europa. El austríaco Erich Tschermak von Seysenegg § (1871-1962) y el alemán Karl Correns (1864-1933), los dos últimos botánicos, junto con Hugo De Vries § (1848-1935) son los tres científicos que redescubrieron a Mendel

En 1902, Walter S. Sutton § (1877-1916), un estudiante graduado de la Universidad de Columbia, EEUU, se encontraba estudiando la formación de las células sexuales en machos de saltamontes. Mientras analizaba el proceso de meiosis, Sutton observó que, en las células diploides, había dos cromosomas de cada tipo y que éstos se apareaban al comienzo de la primera división meiótica. Notó también que los dos cromosomas de cualquier par tenían una morfología similar. El apareamiento sólo era obvio en la meiosis, aunque un ojo perspicaz podría también haber encontrado los homólogos observando la metafase de la mitosis. Sutton se impresionó ante la correspondencia que existía entre lo que estaba viendo y el primer principio de Mendel, el principio de segregación. Súbitamente, todos los hechos encajaron en su lugar.

En 1903, el botánico holandés Hugo de Vries § (1848-1935) observó que en las poblaciones naturales aparecían ocasionalmente individuos que diferían en alguna característica del resto de los ejemplares de la población y que eran capaces de producir descendientes iguales a sí mismos. En base a estos hallazgos propuso que los genes sufrían alteraciones súbitas e independientes del medio ambiente, a las que llamó mutaciones, que podían ser transmitidas a las siguientes generaciones. Así, la mutación pasaba a ser el mecanismo por el cual surgen nuevas variantes en los genes, a partir de errores azarosos que ocurren en el material genético. Quedaba finalmente superada la concepción de la herencia de los caracteres adquiridos.

Leven (1911)

diferencia entre ribose y desoxirribosa

En 1911, el bioquímico estadounidense de origen ruso, Theodore Leven, demostró que los hidratos de carbono eran pentosas. Tras este descubrimiento se observó que el ácido nucleico de levadura poseía, como pentosa, la ribosa, mientras que el timonucleico poseía un derivado desoxigenado de la ribosa, la desoxirribosa, recibiendo a partir de entonces los nombres de ácido RIBONUCLEICO (RNA), y ácido DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA). Se descubrió también que el RNA no poseía una de las bases que se conocían en la época, la timina, pero a cambio poseía una base nitrogenada nueva, el "uracilo".

Levine(1920)

composicion y analisis del adn

Levene comprobó en 1900 que la nucleína se encontraba en todos los tipos de células animales analizadas. Más adelante, en 1909, mientras verificaba los experimentos de Kossel, puso de manifiesto que los ácidos nucleicos estaban compuestos de ácido fosfórico, una pentosa y las bases nitrogenadas. Levine demostró que la pentosa que aparecía en la nucleína de levadura era ribosa, pero tuvo que esperar hasta 1929 para identificar como desoxirribosa la pentosa aislada del timo de los animales. Esta diferencia le hizo proponer que la nucleína de los animales era el nucleato de desoxirribosa hoy en día llamado «ácido desoxirribonucleico» o DNA, mientras que los vegetales contenían nucleato de ribose ácido ribonucleico o RNA. Levene tuvo mucho peso en la química de los ácidos nucleicos, a pesar de que pronto se demostrara que era incorrecta su propuesta de que los cromosomas vegetales eran de RNA y los animales de DNA. Fruto de sus trabajos, propuso en 1926 un modelo para la conformación de los ácidos nucleicos: el tetranucleótido plano. El modelo del tetranucleótido de Levene implicaba que los ácidos nucleicos estaban formados por planos apilados, que constaban de cuatro pentosas que exponían hacia el exterior las bases nitrogenadas (que van unidas por un enlace glucosídico a la pentosa); las pentosas se unen entre sí por fosfatos a través de enlaces fosfoéster. Esta estructura respondía a los resultados sobre la composición de los ácidos nucleicos y la naturaleza de los enlaces covalentes que los componen. En cambio, se deducía que los ácidos nucleicos eran moléculas muy monótonas, casi invariables, extremadamente rígidas. Por tanto, se descartaron rápidamente como el tipo de molécula capaz de transmitir la información genética, por lo que todo el mundo se centró en el estudio de las proteínas como moléculas portadoras de la herencia

Griffith(1928)

Factor transformador

En el año 1928 Frederick Griffith investigando una enfermedad infecciosa mortal, la neumonía, estudió las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula (también se la conoce como cepa S, del ingles smooth, o sea lisa, que es el aspecto de la colonia en las placas de Petri). La otra cepa (la R, de rugosa, que es el aspecto de la colonia en la placa de Petri) no tiene cápsula y no causa neumonía.

Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones mientras que la cepa R no lo hacía. Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la inyectaba. Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, es decir con componentes individuales que no mata a los ratones e inyectaba la mezcla a los ratones, los ratones contraían la neumonía y morían.

Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones. Frederick Griffith fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patogénica Streptococcus pneumoniae en patogénica. Griffith postuló la existencia de un factor de transformación como responsable de este fenómeno.

Creighton McClintock y Stern(1931)

establecen los genes como unidad hereditaria

McClintock hizo un mapa de cada cromosoma, describiendo características como una protuberancia al final de la cromosoma 9 . McClintock y una estudiante de posgrado llamada Harriet Creighton luego comparó las características en los mapas de cromosoma con rasgos hereditarios visibles, como por ejemplo si los granos en las orejas de maíz fuesen rojos o amarillos o si fuesen cerosos o no. Vieron una fuerte correlación entre algunas ubicaciones de cromosomas y rasgos visibles particulares y la misma ubicación siempre fue asociada con los mismos rasgos en diferentes granos de maíz. Su interpretación de esa correlación era de que estas ubicaciones en las cromosomas eran la forma física de los “caracteres” de Mendel, los genes que habían sido nombrados 20 años antes de eso por Johannsen. Demostraron convincentemente de que cuando el maíz hereda una ubicación cualquiera en un cromosoma – un gen – también hereda el rasgo asociado con ese gen.

McClintock y Creighton establecieron de que los cromosomas están hechos de múltiples genes, alineados uno después del otro, aparentemente en una orden estable. Mirando solo sus resultados, pueda que no parezca significante de que determinaron que la mancha en el maíz cromosoma 9 más cercano a la protuberancia oscura determina el color del grano; después de eso la forma del grano y mas alejado de la protuberancia, que tan ceroso es , pero su trabajo se basó en él de otros científicos como Gregor Mendel y Charles Darwin para desarrollar una teoría comprensiva acerca de la genética y la herencia genética

Beadle y tatum(1941)

establecen el concepto gen –enzima

Beadle y Tatum estudiaron mutantes nutricionales del moho rojo del pan (Neurospora crassa).

Neurospora crassa es un organismo haploide, con un solo juego de cromosomas, que en un determinado momento de su ciclo vital pasa por un estado diploide, con dos juegos de cromosomas, y sufre la meiosis para originar las esporas sexuales.

Los mutantes nutricionales son incapaces de crecer en medios mínimos, mientras que las cepas normales de Neurospora pueden crecer en medios mínimos que contienen sustancias simples como azúcar, algunas sales y ácidos orgánicos, una fuente de nitrógeno (nitrato y tartrato amónicos) y la vitamina biotina. Las estirpes mutantes nutricionales incapaces de vivir en medio mínimo también se las denomina cepas auxótrofas. Las cepas mutantes nutricionales necesitan para poder crecer que se añadan al medio mínimo determinadas sales, vitaminas, aminoácidos u otras sustancias. Los medios mínimos a los que se les ha añadido alguna sustancia se les denomina medios suplementados. Todas las cepas mutantes son capaces de crecer en medios completos que contienen todos los compuestos anteriormente citados.

Desarrollaron un método de enriquecimiento de mutantes para obtener gran cantidad de estirpes con mutaciones en diferentes pasos de las rutas metabólicas que consistía en irradiar las esporas de Neurospora crassa con luz ultravioleta o con rayos X para producir mutaciones. Las esporas irradiadas se hacían crecer en un medio mínimo. En dicho medio solamente crecen aquellas esporas que carezcan de alteraciones en las rutas metabólicas, es decir, las esporas normales (prototrofas), mientras que las esporas mutantes auxótrofas no generan hifas. Después, de haberlas dejado crecer en el medio mínimo se pasan a través de una malla o tamiz que retiene a las esporas normales (las que han generado hifas) y deja pasar a las mutantes que no han generado hifas. De esta forma tan simple conseguían separar las esporas normales de las mutantes.

Seguidamente, cada espora se ponía a crecer en un medio completo y se cruzaba por una estirpe normal. Estudiaban el tipo de herencia y comprobaban que la alteración de la cepa mutante se debía a un gen con herencia mendeliana, y además conseguían obtener en la descendencia una gran cantidad de esporas mutantes con la misma alteración, con el mismo paso metabólico bloqueado.

El siguiente paso consistía en averiguar el paso metabólico bloqueado de cada estirpe mutante. Para ello tomaban esporas individuales (normales y mutantes) descendientes de los cruzamientos y las crecían en primer lugar en medio completo para multiplicarlas, a continuación replicaban las muestras en medio mínimo (solo crecen las normales), identificando como mutantes las cepas que no crecen en el medio mínimo. Las estirpes mutantes se sembraban a continuación en medio mínimo, en medio mínimo suplementado con todos los aminoácidos, en medio mínimo suplementado con todas las vitaminas y en medio completo. De esta manera identifican si el paso bloqueado pertenecía a alguna ruta de síntesis de aminoácidos o de vitaminas. Si la estirpe mutante solo crecía en el medio completo y en el suplementado con todos los aminoácidos, deducían que el bloqueo se encontraba en alguna ruta de síntesis de aminoácidos. Posteriormente, crecían la cepa mutante en medio mínimo y en medios suplementados con cada uno de los 20 aminoácidos. Así identificaban el aminoácido que no podían sintetizar y que necesitaban para crecer. Una vez identificado el aminoácido probaban otras sustancias relacionadas con él. Por ejemplo, Beadle y Tatum encontraron tres mutantes distintos que necesitaban para crecer arginina (arg1, arg2 y arg3) y probaron si eran capaces de crecer en medios suplementados con ornitina y citrulina (compuestos relacionados con la arginina). Comprobaron que el mutante arg1 necesitaba para crecer o bien arginina, o bien ornitina o bien citrulina. El mutante arg2 sólo podía crecer o con ornitina o con arginina pero no crecía cuando se añadía citrulina. El mutante arg3 solamente crecía cuando se suplementaba con arginina.

Para resolver esta situación supusieron que cada mutante tenía un paso metabólico bloqueado distinto. Supusieron que cuando se suplementa el medio mínimo con un compuesto posterior al punto de bloqueo el mutante puede producir el compuesto final y crecer, mientras que si se suplementa con un compuesto anterior al punto de bloqueo no puede crecer. Igualmente, razonaron que cuantos más mutantes crecían con un determinado compuesto de la ruta, tanto más hacía el final de la ruta debería estar el compuesto añadido. De la misma forma, cuantos menos mutantes crecen con una sustancia tanto más hacia el principio de la ruta estará esa sustancia.

Avery, mc leod y mc carty(1944)

demostrar que el factor transformador es el AND

En 1944, Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty trataron de identificar el factor de transformación (FT), que debía encontrarse en los neumococos S muertos por el calor.

Para ello:

Trataron los pneumococos S muertos por calentamiento con detergente para obtener un lisado celular (un extracto libre de células que contenía el FT). Este lisado contiene (entre otras cosas) el polisacárido de la superficie celular, las proteínas, el ARN y el ADN de los neumococos S.

Sometieron al lisado a diversos tratamientos enzimáticos

Inyectaron en ratones los neumoccos de tipo R vivos junto con una fracción del lisado modificada enzimáticamente

Los resultados de sus experimentos se reflejan en la siguiente tabla:

Tratamiento realizado sobre el lisado Resultado Conclusión

Ninguno El FT está presente en el lisado

Se añadió la enzima SIII,que degrada la cápsula de polisacárido El FT no era el polisacárido que estaba presente en el lisado

Se añadieron al lisado anterior (con el polisacárido degradado) las enzimas proteolíticas tripsina y quimiotripsina El FT no era una proteína. Debía ser un ácido nucleico (ARN o ADN)

Se extrajeron los ácidos nucleicos del lisado anterior y se añadió la enzima ARNasa (que degrada el ARN) El FT no era el ARN

Al extracto de ácidos nucleicos anterior se le añadió la enzima ADNasa (que degrada el ADN) FT = ADN

Esta serie de experimentos demostró que la naturaleza química del factor de transformación (la información genética capaz de convertir neumococos R en nuemococos S) era un ADN y no una proteína como se sospechaba en aquella época.

W.T. Atsbury(1945)

propuso que el ADN estaba constituido de una columna de nucleotidos apilados en paralelos

En 1938 sir William Thomas Astbury (1898-1961) y Florence Bell, de la Universidad de Leeds, proponen que el ADN debe de ser una de fibra periódica, al encontrar un espaciado regular de 0,33 nm a lo largo del ADN mediante estudios de difracción por rayos X. En aquel momento Astbury veía que las bases estaban apiladas a 0,33 nm unas de otras, y perpendiculares al eje de la molécula; de hecho, era la distancia que separaba los tetranucleótidos planos que había propuesto Levene. Astbury siguió trabajando desde el punto de vista estructural sobre proteínas fibrosas, como las queratinas, en la lana. Su preocupación por la estructura de las moléculas hizo que consiguiera en 1945 la primera cátedra de Estructura Biomolecular; además fue el primer científico en denominarse «biólogo molecular» aprovechando que el término biología molecular había sido acuñado en 1938 por Warren Weaver (1894-1978). Estas coincidencias llevan a muchos autores a proponer que el nombramiento de Astbury marca el nacimiento de la biología molecular como área de conocimiento independiente, tal cual la conocemos hoy: «La biología molecular es el dominio de la biología que busca explicaciones a las células y organismos en términos de estructura y función de moléculas; las moléculas más frecuentemente analizadas son las macromoléculas del tipo proteínas, ácidos nucleicos y glúcidos, así como conjuntos moleculares del tipo membranas o virus». Este concepto de biología molecular llevó a una tendencia reduccionista de los problemas biológicos, favoreciendo que lo que se desarrollase en primer lugar fuera su vertiente estructuralista, cuyo objetivo era el conocimiento de la estructura atómica de las macromoléculas antes mencionadas y que coincidía en buena parte con la bioquímica structural.

Linus pauling(1950)

Modelo del ADN

En 1951, Pauling, tras resolver la estructura de la hélice alfa, se decidió a investigar el ADN. Para ello solicitó formalmente a Wilkins desde el Caltech, donde desarrollaba su trabajo, las fotografías obtenidas por difracción de rayos X, recibiendo la siguiente respuesta: No. Pauling hubo de conformarse con los difractogramas borrosos obtenidos en 1947 por el cristalógrafo William Astbury.

Pero tuvo otra oportunidad. A finales de 1951, Pauling fue invitado a una reunión de la Royal Society de Londres que tendría lugar el día 1 de mayo de 1952. A la hora de renovar su pasaporte, Linus Pauling se encontró con que se le denegaba el permiso. Se le notificaba en un comunicado del Departamento de Estado que su viaje iba en contra de los intereses de los Estados Unidos de América. Pauling fue un comprometido activista de la izquierda y combativo opositor de la carrera nuclear. No pudo salir del país y perdió la oportunidad de ver las fotografías de Wilkins y Franklin.

Finalmente, pese a carecer de la valiosa información de las imágenes de Rosalind Franklin, Pauling se decidió a proponer una estructura para el ADN. La triple hélice. El propio Pauling no quedó muy convencido de su modelo, las correcciones de su colaborador Robert Corey mostraban que los fosfatos no se ajustaban bien, pero siguió adelante y en febrero de 1953 “A Proposed Estructure for the Nucleic Acids” se publica en la revista Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS).

Cuando Watson y Crick leyeron el artículo, curiosamente proporcionado por Peter Pauling, el hijo de Linus, se dieron cuenta rápidamente de que algo había mal, no había espacio para sostener que la triple hélice se mantuviera unida. Sin embargo, el trabajo de Pauling y Corey, y su propuesta de la triple hélice sirvió de inspiración a Watson y Crick.

Rosalin franklin y wilkins

Fotografia 51

Después de Cambridge, ella pasó tres años productivos (1947-1950) en París en el Laboratoire de Services Chimiques de L'Etat, donde rendió técnicas de la difracción de la radiografía. En 1951, ella volvió a Inglaterra como investigador asociado en el laboratorio de Juan Randall en King's College, Cambridge.

Para Rosalind era la oportunidad de aplicar sus conocimientos a la biología y el laboratorio de Randall se encontraba en el mejor nivel de desarrollo. En el laboratorio de Randall ella cruzó su trayectoria con la de Maurice Wilkins, aunque ambos estaban referidos al ADN. Lamentablemente, la misoginia y la competencia llevó la relación a un conflicto permanente con Wilkins. Este llevaba largo tiempo trabajando en ADN y había tomado la primera fotografía relativamente clara de su difracción cristalográfica. Wilkins había sido el primero en reconocer en ésta los ácidos nucleicos y no estaba dispuesto a la competencia interna.

En ese tiempo se conocía la forma deshidratada de la molécula (forma A), la que no sugería una forma helicoidal. Rosalind se concentró primero en interpretar los patrones de difracción utilizando las laboriosas fórmulas de Patterson. Las primeras imágenes obtenidas en Londres con el ADN deshidratado se conocieron en Cambridge. Watson había tenido ocasión de asistir a la clase que dio Franklin en noviembre de 1951 sobre el avance de sus investigaciones. Rápidamente, con Francis Crick se pusieron a la tarea de imaginar su estructura y para ello, trabajaron principalmente con modelos atómicos a escala. Este primer intento terminaría en un fracaso rotundo. Watson y Crick invitaron a Franklin y Wilkins a Cambridge para darles a conocer su propuesta. Esta consistía en un modelo helicoidal con tres cadenas. Iones de Magnesio sostenían unidos los fosfatos y hacia la periferia las pentosas y las bases nitrogenadas.

Rosalind Franklin pulverizó sus argumentos. La cantidad de agua en el modelo no correspondía al de los estudios de difracción. Los fosfatos y, por lo tanto, el “esqueleto” de la molécula tenían que estar en el exterior de la misma. No existía en realidad ningún indicio consistente de que la estructura fuera helicoidal. La conocida flema inglesa seguramente impidió la catástrofe. De todos modos, el rumor llegó a la cabeza del laboratorio: Sir Lauwrence Bragg, quien decidió prohibir a Watson y Crick que sus estudios en el ADN continuaran.

La astucia se impuso: James Watson se concentró en el estudio del virus del mosaico del tabaco. Este tiene al ARN como uno de sus constituyentes fundamentales. Dilucidar esta estructura le permitiría acercarse al ADN y de paso profundizar sus conocimientos en cristalografía.

Mientras tanto, durante 1952 Rosalind Franklin repitió los estudios cristalográficos con diferentes grados de hidratación. Al hidratarse la difracción era completamente distinta (forma B). Como sabemos ahora, las fibras de ADN se alejan entre ellas y toman su forma nativa.

A principios de 1953 Wilkins mostró a Watson uno de las fotografías cristalográficas de Franklin de la molécula de ADN, cuando Watson vio la foto, la solución llegó a ser evidente para él y los resultados fueron publicados en un artículo en Nature casi inmediatamente. Sin autorización de Rosalind, Wilkins se las mostró primero -las imágenes de la forma B (hidratada)- a James Watson y, posteriormente, un informe de Rosalind Franklin a Sir John Randall fue entregado a Watson y Crick.

Francis Crick había trabajado en descifrar cómo se verían las estructuras helicoidales de las proteínas en imágenes de cristalografía. Y eso era justamente lo que tenía al frente en el informe de Franklin. Más aún, el reflejo de 3.4 Å en la meridiana implicaba que esa era la distancia entre los nucleótidos de una misma cadena de ADN. Al aplicar estas mediciones a la forma A y corregirla por la contracción y la densidad de la molécula sólo había lugar para dos nucleótidos en cada plano transversal. Si eso era así, lo más lógico es que las cadenas fueran también dos.

Erwin chargaff

Establece la proposicion de las bases nitrogenadas

Erwin Chargaff analizó las base nitrogenadas del ADN en diferentes formas de vida, concluyendo que, la cantidad de purinas no siempre se encontraban en proporciones iguales a las de las pirimidinas (contrariamente a lo propuesto por Levene), la proporción era igual en todas las células de los individuos de una especie dada, pero variaba de una especie a otra.

Los experimentos de Hershey-Chase probaron que el ADN era el material genético pero, no como el ADN conformaba los genes. El ADN debía transferir información de la célula de origen a la célula hija. Debía también contener información para replica.

Hershey y Chase(1952)

El ADN es el soporte fisico de la herencia

Como los virus de la progenie heredan los caracteres fenotípicos del virus primitivo, Alfred Hershey y Martha Chase diseñaron un sistema para averiguar si la herencia era comunicada por el ADN o por las proteínas. Utilizaron técnicas de marcaje radioactivo para construir dos tipos de fagos distintos. Una población de fagos creció en un medio que contenía 35S. El 35S marca a las proteínas que contienen residuos de Cys o Met y por lo tanto, esta población contiene proteínas radioactivas y ADN no radioactivo, ya que el ADN no contiene S. La segunda población de virus creció en un medio que contenía 32P. El 32P marca los ácidos nucleicos, pero no a las proteínas, de forma que esta población contiene ADN radioactivo y proteínas no radioactivas. Ambos tipos de virus fueron utilizados por separado para infectar a células de E. coli susceptibles.

Población de fagos que ha crecido en un medio con35S Proteína: radioactiva (en rojo)

DNA: no radioactivo (en negro)

Población de fagos que ha crecido en un medio con32P Proteína: no radioactiva (en negro)

DNA: radioactivo (en rojo)

Después de la infección, y antes de que se completara el ciclo lítico sometían a las células a una fuerte agitación mecánica para desprender de la superfice de la célula a todos los virus que pudiesen estar adheridos, y después, por centrifugación separaban las células de las partículas víricas: Las células se acumulan en el sedimento, y los fagos perrmanecen en el sobrenadante.

Cultivo de las bacterias con los fagos Separación fagos-bacterias Centrifugación: las células sedimentan y los fagos no

Población de fagos que ha crecido en un medio con 35S

Población de fagos que ha crecido en un medio con 32P

A continuación medían la radioactividad asociada a las células. Las células presentaban radioactividad únicamente cuando se hacía el experimento con virus 32P. Cuando se realizaba el experimento con virus 35S, las células no contenían radioactividad. Como los virus que surgen de ambos ciclos líticos son absolutamente normales, este experimento indica que las características genéticas del virus han sido comunicadas a la progenie mediante el ADN, no mediante la proteína.

Watson y Crick (1953)

Realizan la propuesta modelo

James Watson y Francis Crick se dedicaron a examinar y constrastar todos los datos existentes acerca del ADN, y a unificarlos en una síntesis significativa.

En el momento en que Watson y Crick comenzaron sus estudios, ya había un cúmulo de abundante información.e sabía que la molécula de ADN era muy grande, también muy larga y delgada, y que estaba compuesta de nucleótidos § que contenían las bases nitrogenadas § adenina, guanina, timina y citosina.

Los físicos Maurice Wilkins y Rosalind Franklin habían aplicado la técnica de difracción de rayos X al estudio del ADN. Las fotografías obtenidas mostraban patrones que casi con certeza reflejaban los giros de una hélice gigante.

También fueron cruciales los datos que indicaban que, dentro del error experimental, la cantidad de adenina (A) es igual que la de timina (T) y que la de guanina (G) es igual que la de citosina (C): A=T y G=C.

A partir de estos datos, algunos de ellos contradictorios, Watson y Crick intentaron construir un modelo de ADN que concordara con los hechos conocidos y explicara su papel biológico. Para llevar la gran cantidad de información genética, las moléculas debían ser heterogéneas y variadas.

Reuniendo los diferentes datos, los dos científicos fueron capaces de deducir que el ADN es una doble hélice, entrelazada y sumamente larga.

Cuando Watson y Crick analizaron los datos, armaron modelos reales de las moléculas usando alambre y hojalata, ensayando dónde podía encajar cada pieza en el rompecabezas tridimensional. A medida que trabajaban con los modelos, advirtieron que los nucleótidos situados en cualquiera de las cadenas de la doble hélice podían acoplarse en cualquier orden o secuencia. Dado que una molécula de ADN puede tener miles de nucleótidos de largo, es posible obtener una gran variedad de secuencias de bases diferentes, y la variedad es uno de los requisitos primarios del material genético.

Sin embargo, el descubrimiento más excitante ocurrió cuando Watson y Crick comenzaron a construir la cadena complementaria. Encontraron otra restricción interesante e importante. No solamente las purinas no podrían aparearse con purinas, ni las pirimidinas con pirimidinas, sino que, a causa de las estructuras particulares de las bases, la adenina sólo podía aparearse con la timina, formando dos puentes de hidrógeno (A=T) y la guanina solamente con la citosina, formando tres puentes de hidrógeno (G=C). Las bases apareadas eran complementarias.

Las dos cadenas corren en direcciones opuestas, es decir, la dirección desde el extremo 5' al 3' de cada cadena es opuesta y se dice que las cadenas son antiparalelas. Aunque los nucleótidos dispuestos a lo largo de una cadena de la doble hélice pueden presentarse en cualquier orden, su secuencia determina el orden de los nucleótidos en la otra cadena. Esto es necesariamente así, porque las bases son complementarias (G con C y A con T).

El armazón de la hélice está compuesto por las unidades azúcar-fosfato de los nucleótidos. Los peldaños están formados por las cuatro bases nitrogenadas, adenina y guanina (purinas) -cada una de ellas con un anillo doble en su estructura- y timina y citosina (pirimidinas), más pequeñas, cada una con un sólo anillo. Cada peldaño está formado por dos bases. El conocimiento de las distancias entre los átomos fue crucial para establecer la estructura de la molécula de ADN. Las distancias fueron determinadas con fotografías de difracción de rayos X del ADN, tomadas por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins.

Meselson y stahl(1958)

Proponen la replicacion

Meselson y Stahl probaron la hipótesis de la replicación del ADN. Ellos cultivaron bacterias en un medio 15N. El 15N es un isótopo pesado de nitrógeno, por lo tanto el ADN sintetizado es de densidad pesada. Ellos entonces cambiaron las bacterias al medio 14N. El ADN se aisló diferentes veces que corresponden a los ciclos de replicación 0, 1, y 2. Después de un ciclo de replicación, el ADN fue todo de densidad intermedia. Esto descarta el modelo conservador de la replicación, que predice que ambos ADN (pesado y liviano) estarán presentes, pero ninguno de densidad intermedia estará presente.

Este resultado es consistente con el modelo semiconservativo de replicación, que predice que todas las moléculas de ADN consistirán de una cadena 15N de ADN y una cadena 14N de ADN.

El resultado no descarta el modelo dispersivo de replicación, que también predice que todo el ADN será de densidad intermedia, consistiendo de segmentos intercalados de doble cadena 15N y 14N.

Después de dos ciclos de replicación, se ven dos bandas de ADN, una de densidad intermedia y una de densidad liviana. Este resultado es exactamente lo que el modelo semiconservativo predice: la mitad debería ser densidad intermedia 15N-14N la intermedia y la mitad de densidad liviana 14N-14N.

Este resultado descarta el modelo dispersivo de la replicación, que predice que después del ciclo 1 de replicación, la densidad del todas las moléculas de ADN, gradualmente llegarían a ser más bajas. Por lo tanto, ningún ADN de densidad intermedia intermedio debería permanecer después del ciclo 2. El modelo semiconservativo es correcto.

Brener Jacob y meselson(1961)

Descubren el ARN mensajero

La mayoría de los trabajos realizados por estos tres grupos de investigación consistieron en sintetizar ARN mensajeros (ARN-m) para utilizarlos posteriormente como mensajeros artificiales en un sistema acelular de traducción "in vitro". Estos sistemas acelulares de traducción "in vitro" procedían de la bacteria E. coli y contenían todo lo necesario para llevar a cabo la traducción: ribosomas, todos los ARN transferentes, aminoácidos, enzimas, etc. Sin embargo, a estos sistemas acelulares se les quitaban los ARN mensajeros de E. coli y se les añadía un ARN sintetizado artificialmente. En estos sistemas acelulares se sintetizaba un polipéptido.

Posteriormente, se comparaba la secuencia del ARN -m sintético utilizado en el experimento con la secuencia de aminoácidos del polipéptido producido.

la puesta a punto de estas técnicas requería poder sintetizar ARN-m de forma enzimática (grupo de Ochoa) o de forma química (grupo de Khorana) y conseguir un sistema acelular estable para sintetizar proteínas (grupo de Nirenberg).

Genoma humano

En 2003 la comunidad científica concibió un proyecto muy ambicioso cuando los científicos del Proyecto Genoma Humano (PGH) alcanzaron una meta largo-buscada al obtener la secuencia de los 3 mil millones de pares de bases que componen el genoma humano, El orden de las bases A (adenosina), T (Timina), C (Citosina), y G (Guanina) constituían las instrucciones exactas necesarias para mantener y reproducir un organismo vivo; desde un humano, aun árbol, o un microbio. La secuencia del genoma humano obtenida en el PGH no representa una coincidencia exacta con el genoma de un solo individuo. Los investigadores utilizaron muestras de ADN de varios donantes, varones y hembras, protegiendo el anonimato de todos ellos; y debido a que todos los seres humanos comparten el mismo sistema básico de genes y de otras regiones de la ADN , esta secuencia de “referencia” representa, pues, a cada persona. Todos los datos del proyecto del genoma humano y mucha de la información relacionada son fácilmente accesibles en la red. ¿Pero cómo un principiante encuentra y utiliza estos recursos? … Gene Gateway es una nueva guía no técnica en línea que introduce las diversas herramientas que cualquier persona podría utilizar para investigar desórdenes genéticos, los cromosomas, los mapas del genoma, los genes, los datos de la secuencia, las variantes genéticas y las estructuras moleculares. Guías de los genes y las proteínas, herramientas bio-informáticas , guías de desordenes genéticos, archivos de muestras de genes y los cromosomas de los desordenes genéticos pueden ser consultadas por cualquier espectador en la web ahora mismo, sin embargo es lo que está detrás del proyecto genoma lo que plantea la pregunta caliente: las secuencias de ADN generadas en centenares de proyectos del genoma ahora proporcionan en parte a científicos listas que contienen las instrucciones de cómo se construye un organismo, funciona, se mantiene y se reproduce mientras que responde a varias condiciones ambientales. Sin embargo, aún poseemos un conocimiento muy pequeño de cómo las células utilizan esta información para crear un ser vivo. Este nuevo desafío es respondido por el programa de Genomas para la Vida (GTL) de la Oficina de la Ciencia del Departamento de Energía Estadounidense (DOE) usando datos de la secuencia de la ADN y tecnologías experimentales de cómputo avanzadas para explorar los procesos de la vida de los microbios; los cuáles son organismos asombrosamente diversos que componen la mitad de la biomasa en la tierra y prosperan en cualquier medioambiente conocido.

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