El ADN como material genético
Estructura de los ácidos nucleicos
Bibliografía:
Lehninger “Principles of Biochemistry” 4ª, 5ª o 6ª Ed. (2004, 2008, 2012). Griffiths “Introduction to Genetic Analysis” 8a Ed. (2005).
Lodish “Molecular Cell Biology” 5ª, 6ª o 7ª Ed. (2000, 2007, 2014). Watson “Molecular Biology of the Gene” 6ª o 7ª Ed. (2008, 2014).
http://www.dnai.org
http://learn.genetics.utah.edu/
Un poco de historia
1866 Mendel publica su trabajo.
1869 Friedrich Miescher descubre la “nucleína” (ADN y proteínas).
1902 Sutton propone que los
cromosomas son la base física de la herencia.
1953 James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin describen la estructura tridimensional del ADN.
1833 Brown describe el núcleo celular.
1839 Schleiden y Schwann proponen la teoría celular.
1878 Kossel determina que el ácido nucleico contiene bases nitrogenadas.
1900 Se descubre el trabajo de Mendel.
1919 Levene descubre que el ADN está compuesto por nucleótidos.
1928 Griffith descubre el “principio transformante”.
1944 Avery, MacLeod y McCarty demuestran que el principio transformante es el ADN.
1947 Ashbury inicia estudios de difracción de rayos X del ADN.
1948 Chargaff descubre cierta regularidad en la proporción de las bases nitrogenadas del ADN.
1952 Hershey y Chase demuestran que el ADN es el material hereditario en los bacteriófagos.
1956 Fraenkel-Conrat y Singer demuestran que algunos virus usan ARN como material genético.
Los cromosomas son los
portadores de los elementos hereditarios
Los cromosomas están
compuestos de ADN y proteínas
Cada cromosoma está formado
Friedrich Miescher, 1869
A partir de pus de vendajes, aisla ADN y lo llama nucleína.
Frederick Griffith, 1928
Trabajando en una vacuna contra Streptococcus
pneumoniae, descubre el “principio transformante”.
Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty, 1943.
Solo cuando se destruye el ADN, se pierde la virulencia de Streptococcus pneumoniae. El principio
Alfred Hershey & Martha Chase, 1952. P32 S35 DNA: P32 proteínas: S35
Demuestran que durante la
infección de la bacteria por fago T4, solo el ADN entra a la célula.
El ADN es la molécula de la
herencia
Características del material genético:
Contener información compleja.
Ser replicado fielmente.
Tener la capacidad de ser traducido a un
fenotipo.
Ser una molécula estable en la vida del
organismo y a la vez ser capaz de cambiar
ocasionalmente (mutaciones) generando
variabilidad genética (base de la evolución).
Estructura del ADN
Ácido desoxiribonucleico:
Estructura primaria:
Secuencia de desoxiribonucleótidos
Estructura secundaria:
Los núcleotidos son las subunidades de los
ácidos nucleícos
Bases nitrogenadas
Pirimidinas y purinas
ARN
Desoxiribonucleótidos (ADN)
Reglas de Chargaff
•La cantidad de adenina es la misma que la de timina: A=T
•La cantidad de guanina equivale a la de citosina: G=C
•La cantidad de bases púricas es la misma que las bases pirimídicas: A+G=T+C
Las bases nitrogenadas pueden formar puentes
de hidrógeno entre ellas
Los nucleótidos están unidos en una cadena por
enlaces fosfodiéster
Como consecuencia se genera una cadena con: Un extremo 5’ con un
grupo fosfato
Un extremo 3’ con un grupo hidroxilo.
¿Cuál es el sentido de la vida? 5’ (PO4) 3’ (OH)
Estructura del ADN
Formado por dos cadenas de
polinucleótidos (desoxiribonucleótidos) unidos por enlaces fosfodiéster.
Las cadenas son
complementarias, por el apareamiento entre A-T, G-C. Las cadenas son antiparalelas: van en sentidos opuestos
5’ → 3’ 3’ ← 5’
La distancia entre las cadenas se mantiene por los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas.
Estructura del ADN
Doble hélice dextrógira.Al interior de la hélice los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas complementarias mantienen unidas a las dos hebras de manera
no covalente.
En el exterior de la hélice se
encuentra el esqueleto de los grupos fosfato y desoxiribosa unidos por enlaces fosfodiéster, confiriéndole carga negativa.
Se forma un surco menor y un surco mayor.
Forma B
Watson y Crick basados en el trabajo de
difracción de rayos X de Rosalind Franklin, así como en las reglas de Chargaff.
Complementariedad: A T G C
Bases nitrogenadas: interior Fosfatos: exterior
Las dos cadenas son anti-paralelas y cada una cuenta con dos extremos conformados por:
Extremo 5’: PO4
Extremo 3’: OH
El ADN se encuentra en forma de doble cadena (excepciones: algunos virus)
Los nucleótidos en cada una de las cadenas se encuentran unidos covalentemente entre sí por un enlace fosfodiester
Las dos cadenas se encuentan asociadas de forma NO covalente por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas
El ADN es la molécula de la
herencia
Características del material genético: Contener información compleja.
Múltiples combinaciones de la secuencia de nucleótidos (A, T, G, C).
Ser replicado fielmente.
Dos cadenas complementarias.
Tener la capacidad de ser traducido a un fenotipo. ADN ARN Proteína
Ser una molécula estable en la vida del organismo y a la vez ser capaz de cambiar ocasionalmente
(mutaciones) generando variabilidad genética (base de la evolución). P ró xi m am en te
Tipos de secuencias de ADN
Tipos de secuencias de ADN
Cromosoma Cromosoma
Genes y relacionados Regiones intergénicas
Exones Intrones Genes Fragmentos de genes Pseudogenes SINES TRANSPOSONES Secuencias repetidas dispersas LINES Otras Promotores Regiones no traducibles (UTR) Telómeros Microsatélites Centrómero Función
Propiedades fisicoquímicas del ADN
Absorbción de luz UV (bases nitrógenadas,
máximo a 260 nm).
Desnaturalización por altas temperaturas (90° C).
Insoluble en alcohol.
Soluble en agua.
Moléculas muy largas (aumento de viscosidad en
solución). Se miden en pares de bases (pb).
Desnaturalización del ADN
La desnaturalización es la separación de las hebras de ADN.
Es un proceso reversible (renaturalización).
Separación y visualización de fragmentos de ADN
Bromuro de etidio:
Agente intercalante entre las bases nitrogenadas que fluoresce a la luz UV
A260 / A280 Calidad
< 1.8 Contaminación con proteínas 1.8 - 1.9 No hay contaminación
> 2 La muestra probablemente contiene RNA
Pico de absorbancia a
270 nm Conatminación con fenol
Forma del ácido nucléico Concentración a A260nm = 1 DNA de doble cadena (dsDNA) 50 µg/ml
DNA de cadena sencilla (ssDNA) 37 µg/ml
RNA 40 µg/ml
