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15/04/231
Los ácidos nucleicos y el ADN como material genético
Historia sobre la Naturaleza química de los genes
15/04/232
¿QUÉ ES UNA BIOMOLÉCULA?¿QUÉ ES UNA BIOMOLÉCULA?
Son sustancias estrechamente relacionadas con los procesos vitales, presentes en todas las células por lo que son indispensables para la vida.
¿CUÁLES SON LAS BIOMOLÉCULAS?¿CUÁLES SON LAS BIOMOLÉCULAS?
Carbohidratos.Lípidos.Proteínas.Ácidos nucleicos.
Los ácidos nucleicos como biomoléculas
15/04/233
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN QUE DESEMPEÑAN ?¿CUÁL ES LA FUNCIÓN QUE DESEMPEÑAN ?
Los carbohidratos, lípidos y proteínas, al ser metabolizados producen:
Energía.Regulación de procesos celularesNuevos materiales celulares .
¿QUÉ PASA CON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ?¿QUÉ PASA CON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ?
Nuestro metabolismo no los transforma a energía o a nuevos materiales.
Participan en la transmisión de los caracteres hereditarios y en laSíntesis de proteínas que permiten el control del metabolismo celular.
15/04/234
¿CUÁLES SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?¿CUÁLES SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?
Son dos tipos principales de moléculas llamadas:DNA o ácido desoxirribonucleico.RNA o ácido ribonucleico.
¿DÓNDE SE ENCUENTRAN ESTAS MOLÉCULAS ?¿DÓNDE SE ENCUENTRAN ESTAS MOLÉCULAS ?
Se encuentran en el interior de la célula.El DNA se encuentra principalmente en el núcleo celular y una pequeña cantidad en las mitocondrias y los cloroplastos.El RNA se encuentra en el núcleo y en el citoplasma celular. El 80% del RNA se encuentra en los ribosomas
15/04/235
El DNA se encuentra en:
Núcleo celular (fibra de cromatina)
Mitocondrias
La mayor parte del RNA se encuentra en los ribo- somas
DNA
15/04/236
¿QUÉ SUCEDE CON EL MATERIAL GENETICO COMO LA ¿QUÉ SUCEDE CON EL MATERIAL GENETICO COMO LA CROMATINA AL MOMENTO DE LA DIVISIÓN CELULAR?CROMATINA AL MOMENTO DE LA DIVISIÓN CELULAR?
Sufre una serie de enrollamientos y acortamientos transformándose en pequeñas estructuras llamadas cromosomas, las cuales se ven dobles o duplicados.
El DNA queda en el interior de estas estructuras formando unidades llamadas genes.
Nuestra información está almacenada en unos 25.000 a 35.000 genes, de acuerdo a las investigaciones
derivadas del proyecto genoma humano.
Las células humanas presentan 23 pares de cromosomas. Cada cromosoma consiste en dos hebras llamadas cromátidas, las cuales se unen en una región llamada centrómero o cinetocoro.
15/04/237
Cromosomas
Genes
Cinetocoro ocentrómero
Cromátidas
15/04/238
Papel genético del DNAen la transmisión de la herencia
APORTES DE DIFERENTES CIENTIFICOS AL DESCUBRIMIENTO DEL ADN COMO MATERIAL GENETICO
15/04/239
¿CÓMO SE LOGRÓ ESTABLECER LA RELACIÓN DEL DNA ¿CÓMO SE LOGRÓ ESTABLECER LA RELACIÓN DEL DNA CON LA HERENCIA?CON LA HERENCIA?
En 1869 se iniciaron los trabajos que permitieron encontrar “quien” o “que” era el responsable de la herencia.
Para ello se consideraron los siguientes aspectos:
Los cromosomas están relacionados con la herencia.Están formados por proteínas, DNA y RNA.Alguno de estos tres componentes debe ser el responsable de la herencia.Quién resulte responsable, deberá tener la capacidad de duplicarse a si mismo.
15/04/2310
¿QUIÉNES COLABORARON EN ESTA ¿QUIÉNES COLABORARON EN ESTA INVESTIGACIÓN?INVESTIGACIÓN?
Para lograr establecer la relación del DNA con la herencia, fue necesaria la participación de varios investigadores, entre ellos:
Friedrich Miescher.Wilhelm RouxOscar HertwingRobert FeulgenFred Griffith.Avery, McLeod y McCarty.Phoebus Aaron LeveneErwin Chargaff.James Watson y Francis Crick.
15/04/2311
¿QUE APORTÓ FRIEDRICH MIESCHER?¿QUE APORTÓ FRIEDRICH MIESCHER?
En 1869 logró aislar, del núcleo de glóbulos blancos, una sustancia a la que denominó nucleina.
Años más tarde, a esta sustancia se le dio el nombre de ácido nucleico.Aun cuando Miescher no pudo establecer la función de dicha sustancia, en la década de 1880, algunos investigadores la empezaron a relacionar con la herencia.Tuvieron que pasar varios años para que esto fuera un hecho demostrado. Glóbulos blancos
15/04/2312
APORTE DE: APORTE DE:
Wilhelm Roux: En 1880 postuló que la información
genética estaba en los cromosomas.
Oscar Hertwing:En 1884 estableció que la información genética se encontraba en la cromatina que conformaba los cromosomas.
Robert Feulgen:Utilizando un colorante llamado fucsina logra teñir al DNA, observando que esta sustancia se encontraba en todos los núcleos de las células eucarióticas, especialmente en los cromosomas.
15/04/2313
APORTE DE:APORTE DE:
Frederick GriffithEn 1928 trabajó con una bacteria llamada neumococo.Esta bacteria está relacionada con una enfermedad llamada neumonía.Griffith observó que los neumococos eran de dos tipos:
Neumococos lisos, los cuales provocaban la enfermedad (S).Neumococos rugosos, los cuales no provocaban la enfermedad (R).
También observó que los neumococos rugosos se podían convertir en neumococos lisos.
neumococos
15/04/2314
¿CÓMO EXPLICÓ ¿CÓMO EXPLICÓ ESTOESTO GRIFFITH? GRIFFITH?
¿Cómo es posible que un neumococo “R” que no provoca la enfermedad se transforme en uno “S” que si la provoca?Esto lo explicó con ayuda del siguiente experimento:
1) Inyectó neumococos S o capsulados vivos a un grupo de ratones, los ratones murieron a causa de la neumonía; al analizar su sangre encontró neumococos S vivos.
Neumococos S vivos +
15/04/2315
2) Inyectó neumococos Rugosos sin cápsula vivos a un grupo de ratones, los ratones permanecieron sanos; al analizar su sangre encontró neumococos R vivos.
Neumococos R vivos +
3) Inyectó neumococos S o capsulados muertos a un grupo de ratones, los ratones permanecieron sanos; al analizar su sangre encontró neumococos S muertos.
Neumococos S muertos +
15/04/2316
4) Inyectó una mezcla de neumococos R sin cápsula vivos y S encapsulados pero muertos por calor a un grupo de ratones
Neumococos R vivos + S muertos +
5) Los ratones murieron a causa de la neumonía, al analizar su sangre encontró neumococos S vivos. Los neumococos R se convirtieron en S.
Griffith concluye diciendo: Los neumococos “S” muertos transmitieron algún agente a los “R” vivos para transformarlos a “S” vivos. A este agente transformador de las bacterias le dio el nombre de “principio transformador” y no pudo determinar su naturaleza.
15/04/2317
EL APORTE DE GRIFFITH
15/04/2318
Papel genético del DNANuevos aportes científicos
15/04/2319
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:
RETOMANDO A GRIFFITH?RETOMANDO A GRIFFITH?
APORTE DE: 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”
15/04/2320
APORTE DE HERSHEY Y APORTE DE HERSHEY Y CHASE 1952CHASE 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”
15/04/2321
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?
NUEVAS INTERROGANTESNUEVAS INTERROGANTES
Estos cuestionamientos fueron resueltos por otros investiga-dores, entre ellos: Levene, Chargaff, Watson y Crick.
15/04/2322
APORTE DE: 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:
15/04/2323
APORTE DE: APORTE DE:
Erwin Chargaff:Entre 1949-1951, 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
Fuentes de DNA: hombre, ternera, oveja, rata, gallina, staphylococcus aureus y levadura
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.
15/04/2324
APORTE DE WATSON Y CRICK APORTE DE WATSON Y CRICK
En 1953, Watson y Crick postularon un modelo tridimensional para explicar la estructura del DNA.
“La doble hélice”
Se apoyaron en los trabajos de:Cristalografía de rayos X de Maurice Wilkins y Roslind FranklinLeyes de equivalencias de bases nitrogenadas de Erwin Chargaff.
Otros aportes de Watson y Crick:Establecieron un modelo para explicar la autoduplicación del DNAParticiparon en el desciframiento del código del DNA o código genético.
15/04/2325
“La doble hélice”
WATSON Y CRICK : LOS DESCUBRIDORES DEL MODELO DEL ADN
15/04/2326
Estructura de los ácidos nucleicos:DNA y RNA
NucleótidosPolinucleótidos
15/04/2327
¿CUÁL FUE EL APORTE DE LEVENE ?¿CUÁL FUE EL APORTE DE LEVENE ?
En 1920, Phoebus Aaron Levene, estableció que la unidad básica de la estructura de los ácidos nucleicos era el nucleótido.
¿CÓMO ESTÁ FORMADO UN NUCLEÓTIDO ?¿CÓMO ESTÁ FORMADO UN NUCLEÓTIDO ?
El nucleótido tiene tres componentes:
a) Una base nitrogenada: Derivada de las purinas o de las pirimidinas.
15/04/2328
b) Una molécula de azúcar: Ribosa o desoxirribosa.
c) Un grupo fosfato: Derivado del ácido fosfórico.
15/04/2329
¿CÓMO SE UNEN PARA FORMAR EL NUCLEÓTIDO?¿CÓMO SE UNEN PARA FORMAR EL NUCLEÓTIDO?
Si tomamos a la molécula de azúcar como el punto de referencia, podemos decir lo siguiente:
El grupo fosfato se une al carbono 5 de la molécula de azúcar.
La base nitrogenada se une al carbono 1 de la molécula de azúcar.
15/04/2330
¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN LOS ¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?ÁCIDOS NUCLEICOS?
Los nucleótidos reciben el nombre de la base nitrogenada que aparece en su estructura.Así que tendremos 5 nucleótidos diferentes en los ácidos nucleicos:
Nucleótido de adenina.
Nucleótido de guanina.
Nucleótido de citosina.
Nucleótido de timina.
Nucleótido de uracilo.
15/04/2331
¿QUÉ ES UN POLINUCLEÓTIDO?¿QUÉ ES UN POLINUCLEÓTIDO?
La unión de varios nucleótidos forma un polinucleótido.Esto es característico de los ácidos nucleicos.Los principales polinucleótidos son el DNA y el RNA.
¿CÓMO SE UNEN ENTRE SI LOS NUCLEÓTIDOS?¿CÓMO SE UNEN ENTRE SI LOS NUCLEÓTIDOS?
La unión es en dirección 3’ – 5’.Esto significa que el enlace se inicia en el carbono 3’ de la molécula de azúcar del primer nucleótido y termina en el carbono 5’ de la molécula de azúcar del siguiente nucleótido.
15/04/2332
Con fórmulas Con figuras
15/04/2333
¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL DNA?¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL DNA?
En el DNA, la molécula de azúcar es la desoxirribosa.
Los nucleótidos son: adenina, guanina, citosina y timina.
15/04/2334
¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL RNA?¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL RNA?
En el RNA, la molécula de azúcar es la ribosa.
Los nucleótidos son: adenina, guanina, citosina y uracilo.
15/04/2335
Estructura de los ácidos nucleicos
Estructura del DNA
Replicación del DNA
15/04/2336
¿QUÉ SE ACEPTABA SOBRE EL DNA?¿QUÉ SE ACEPTABA SOBRE EL DNA?
Para 1952 se aceptaban las siguientes ideas sobre el DNA:
Transporta la información genética.
La información está almacenada a lo largo de las cadenas de polinucleótidos.
La secuencia de nucleótidos determina la informa- ción del DNA.
El nucleótido de adenina se aparea con timina, mientras que el nucleótido de guanina se aparea con citosina.
15/04/2337
¿QUIÉN ESTABLECIÓ LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL DNA?¿QUIÉN ESTABLECIÓ LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL DNA?
Para comprobar todo lo anterior, era necesario conocer la estructura tridimensional del DNA.Esto se logró en 1953 con el trabajo de James Watson y Francis Crick.
James Dewey Watson6-Abril-1928
Francis Harry Crick8-Junio-1916
Estos dos investigadores, utilizaron la técnica de difracción de rayos X para establecer la estructura del DNA, a la que llamaron: “la doble hélice”.Se apoyaron en los trabajos de Erwin Chargaff y el equipo formado por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins.
15/04/2338
¿QUÉ ES LA DOBLE HÉLICE?¿QUÉ ES LA DOBLE HÉLICE?
De acuerdo con Watson y Crick, la estructura del DNA tiene las siguientes características:
Es una doble cadena de polinucleótidos; las cadenas son antiparalelas; el extremo 5’ de una de las cadenas se enfrenta al 3’ de la otra cadena
El nucleótido de adenina se une al de timina a través de dos puentes de hidrógeno.
El nucleótido de guanina se une al de citosina a tra-vés de tres puentes de hidrógeno.Las bases nitrogenadas se unen por enlace covalente al azúcar.El grupo fosfato se enlaza a los azúcares adyacentes por medio de enlace fosfodiéster.
15/04/2339
Con fórmulas Con figuras
15/04/2340
La cadena es helicoidal, semejante a una escalera de caracol.
OTRAS CARACTERÍSTICAS SONOTRAS CARACTERÍSTICAS SON
1 nm = 10 –9 m.
La Doble Hélice
La hélice tiene un diámetro de 2.0 nm; se forma una vuelta cada 3.4 nm.
Cada vuelta tiene diez nucleótidos; la distancia entre cada nucleótido es de 0.34 nm.
15/04/2341
RREEPPLLIICCAACCIIÓÓNN DDEELL
DDNNAA
RREEPPLLIICCAACCIIÓÓNN DDEELL
DDNNAA
¿DÓNDE SE ALMACENA LA INFORMACIÓN EN EL DNA? ¿DÓNDE SE ALMACENA LA INFORMACIÓN EN EL DNA?
La información genética se encuentra almacenada en la secuencia de nucleótidos.
Esta información debe permanecer inalterada todas las veces que la célula se reproduzca o divida.La información debe pasar tal cual a la descendencia.
¿CÓMO SE LOGRA LO ANTERIOR? ¿CÓMO SE LOGRA LO ANTERIOR?
De acuerdo con Watson y Crick, el DNA forma réplicas de si mismo.Para explicar la forma en que el DNA se duplica, propusieron el siguiente mecanismo:
15/04/2342
¿CÓMO EXPLICAN LA REPLICACIÓN DEL DNA? ¿CÓMO EXPLICAN LA REPLICACIÓN DEL DNA?
1. Por acción enzimática se rompen los puentes de hidrógeno.
2. La doble cadena se abre a manera de una horquilla, quedando las bases nitrogenadas expuestas al medio celular.
3. Las bases expuestas se aparean con los nucleótidos complementarios que se encuentran libres en el medio celular.
4. Al finalizar el proceso se observan dos moléculas de DNA idénticas.
15/04/2343
Clic para continuar duplicación
15/04/2344
Cultivaron E. coli en un medio con nitrógeno pesado (N15) en vez de nitrógeno normal (N14) y compararon la densidad de los ADN aparecidos en sucesivas generaciones con controles. El ADN aparecido en la F1 tiene una densidad intermedia, entre la correspondiente a ADN pesado y ADN ligero. En la F2 aparece una banda correspondiente a ADN ligero y otra intermedia; y en la F3, una intermedia y otra ligera.
15/04/2345
La replicación del DNA es semiconservativa, ya que en cada cadena existe una sección nueva y otra vieja.
15/04/2346
La duplicación semi conservativa del ADN
15/04/2347
En la replicación del DNA participan varias enzimas, esta duplicación se manifiesta en una cadena en forma contínua y en la otra en forma discontínua ( fragmentos de Okasaky.
15/04/2348
15/04/2349
Replicación : es el proceso que permite la formación de nuevas copias de la información genética a partir de una molécula patrón. Cada copia de ADN es idéntica a la otra en cantidad y calidad de información genética.
La replicación requiere de la separación de las 2 cadenas de la doble hélice, esto se logra a través de una Girasa ( o Topoisomerasa, la cual rompe el giro de la hélice) y la enzima ADN helicasa (que rompe la unión de las bases complementarias). Se forma la horquilla de replicación.
Después actúan las proteínas desestabilizadoras de la hélice (estiran la hebra y evitan que se vuelvan a unir las bases complementarias).
15/04/2350
Cada cadena de polinucleótidos sirve de molde para la síntesis de una nueva molécula de ADN. La replicación sigue la regla del apareamiento de bases.
El ADN es sintetizado por enzimas denominadas ADN polimerasa ( siempre une el nucleótido en el C3´) que son necesarias no solo para la replicación del ADN, sino que también para su reparación.
Esta ADN polimerasa sintetizan ADN sólo en el sentido 5' a 3', lo cual crea un problema porque las 2 cadenas del ADN son antiparalelas.
Aquella hebra que se enfrenta a la ADN polimerasa con un extremo 3¨ libre, sintetiza una larga cadena complementaria continua en la dirección 5' a 3' (se le llama hebra conductora o lider).
15/04/23Adán Valenzuela Olaje - Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora51
La otra cadena o hebra que se denomina retardada, la replicación se efectúa de manera discontinua, sintetizándose cortos fragmentos de ADN, (siempre en dirección 5' a 3') que después son unidos por una ADN ligasa.
Para que la ADN polimerasa actúe en la hebra retardada se requieren Fragmentos de Okasaki o ARN cebador.
Okasaki fue quien descubrió estos segmentos cortos de ADN (fragmentos de Okasaki) y como era que se sintetizaban.
El ARN cebador es fabricado por una enzima llamada primasa y posteriormente degradado por una ribonucleasa.
15/04/2352
Este ARN cebador posteriormente es retirado por una Endonucleasa, el espacio es llenado por una ADN polimerasa que adiciona los nucleótidos de ADN y terminan de unirse por una ADN ligasa.
