TEMARIO UNIDAD 2---- ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL MATERIAL GENETICO

2       Estructura y propiedades del material genético
2.1    Estructura química y física de los ácidos nucleicos: ADN y ARN
2.2    Función de los ácidos nucleicos

1.1.3 El descubrimiento del código genético

El código genético es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucleicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas. Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados. 

El número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, UAG, UGA). La secuencia de codones determina la secuencia aminoacídica de una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específicas. Los codones constan de tres nucleótidos fue demostrado por primera vez en el experimento de Crick, Brenner y colaboradores. Marshall Nirenberg y Heinrich J. Matthaei en 1961 en los Institutos Nacionales de Salud descubrieron la primera correspondencia codón-aminoácido. Empleando un sistema libre de células, tradujeron una secuencia ARN de poli-uracilo (UUU...) y descubrieron que el Polipéptido que habían sintetizado sólo contenía fenilalanina.

Universalidad del código genético.

El código genético es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo virus y organelos, aunque pueden aparecer pequeñas diferencias. Así, por ejemplo, el codón UUU codifica el aminoácido fenilalanina tanto en bacterias, como en arqueas y en eucariontes. Este hecho indica que el código genético ha tenido un origen único en todos los seres vivos conocidos.

1.1.2 El descubrimiento de la estructura del ADN

Muchas macromoléculas biológicas no son cristalinas, sin embargo, un importante grupo de macromoléculas fibrosas tal como el ADN o varias de las que componen el cito esqueleto, forman fibras orientadas en el cual los ejes de las estructuras poliméricas largas son paralelas entre si. Con frecuencia, como el caso de las fibras musculosas, esta orientación es intrínseca, para su determinación se usa un sistema simple, las fibras orientadas se colocan a un ángulo recto de un rayo X colimado y el modelo obtenido en una fotografía está a unos pocos centímetros de la fibra.

Los primeros que tuvieron éxito en descubrir la estructura fueron Watson y Crick en 1953- tuvieron en cuenta dos tipos de pistas. En primer lugar, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, habían acumulado muchos datos de difracción de rayos X sobre la estructura de DNA. El segundo tipo de datos procedía del trabajo de años antes de Edwin Chargaff. Estudio DNA de diferentes organismos, Chargaff estableció ciertas reglas empíricas sobre las cantidades de cada componente del DNA.

Rosalyn Franklin  observó  que el DNA tenía un espaciado regular de 0,34 nm. Éste y otros indicios indicaban que debe tener algún tipo de estructura en hélice que se repite periódicamente, los datos sugerían que el DNA era largo y fino y que consta de dos partes separadas que corre una al lado de la otra a lo largo de la molécula, también demostraba que la molécula era helicoidal.

1.1.1 El descubrimiento del principio transformante

EL DESCUBRIMIENTO DEL PRINCIPIO TRANSFORMANTE

Hace muchos años, investigadores como: Griffith, Avery y cols; y Hershey y Chase, pensaban que existía “algo”, que se transmitía a la descendencia (posterior generación), para que esta tuviese la información de su progenitor, ese “algo” pensaban que eran las proteínas. Ellos realizaron distintos experimentos con bacterias (bacterias que transmiten la enfermedad de la neumonía), en uno de los experimentos se utilizaron en ratones, luego en otro experimento se realizaron preparaciones utilizando enzimas para ir eliminando cada uno de sus componentes, como proteasas (degrada proteínas) y otras que degradan el material genético por separado (ADN y ARN). En uno de los últimos experimentos utilizaron el virus del mosaico del tabaco, creando un híbrido. En cada uno de estos experimentos observaron que las proteínas no eran ese “algo” que se transmitía a la descendencia para que esta tuviese la información de su progenitor, sino que ese “algo” era el ADN. A este “algo” lo llamaron principio transformante, porque ellos observaban que cuando se le inyectaba a los ratones bacterias, unas virulentas (producía neumonía), otras no virulentas (no producen neumonía) y por ultimo bacterias virulentas muertas por calor, junto con las no virulentas el ratón presentaba neumonía, esto le daba el indicio que existía un principio que trasformaba las bacterias (la descendencia) en virulentas.

                                EXPERIMENTOS DE GRIFFITH (1928)

En 1928 en el transcurso de sus experimentos con la bacteria Streptococcus pneumoniae, Frederick Griffith había hecho una misteriosa observación. Esta bacteria humana causante de la neumonía humana, es normalmente letal para los ratones.

 Griffith utilizo en sus experimentos dos cepas que se distingan por la apariencia de las colonias crecidas en laboratorio. Las células de una de las cepas, de tipo virulento normal, están rodeadas por una cápsula de polisacáridos que le da a la colonia apariencia lisa (smooth); de ahí llamada estirpe S. Las células de la otra cepa  no virulenta que se reproduce en los ratones pero no es letal, carecen de esta cápsula de polisacáridos, lo cual hace que las colonias tengan apariencia rugosa; esta es la denominada estirpe R. Griffith mato algunas células bacterianas  virulentas, hirviéndolas e inyecto las células muertas en ratones. Los ratones sobrevivieron, demostrando así que las cápsulas de las células no provocan la muerte.  Sin embargo, ratones inyectados con una mezcla de células de la estirpe R y la estirpe S, murieron. Además podían recuperarse  bacterias vivas de los ratones muertos; esta producían colonias lisas y en subsiguientes inyecciones eran virulentas. De alguna manera, los restos celulares de la estirpe S hervidas habían convertido a la estirpe S vivas. Este proceso se denomina transformación.

   EXPERIMENTOS DE McLeod y Mc McCarthy (1944)

En 1944, Oswald Avery, C. MacLeod y M. McCarty separaron los distintos tipos de moléculas que se encuentran en las células S   muertas y estudiaron su capacidad de transformación por separado.  Estas pruebas demostraron, en primer lugar, que la acción patogénica,  no es solo la expresión fenotípica de la virulencia. Tras el escrutinio de los diferentes compuestos (Polisacáridos, Lípidos, RNA, Proteínas y DNA). Descubrieron que solo DNA, inducía la transformación de las células del estirpe R, si no que el DNA es el agente que determina la aparición del polisacárido.

  EXPERIMENTOS DE HERSEY Y CHASE (1952)

Hershey y Chase llevaron a cabo experimentos con el fago T2, un virus cuya estructura había sido recientemente investigada mediante microscopio electrónico. El fago consiste únicamente en una cubierta proteica o cápside que contiene su material genético, e infecta a una bacteria cuando se adhiere a su membrana externa, inyecta dicho material y le deja acoplado el cápside. Como consecuencia, el sistema genético de la bacteria reproduce el virus.

En 1952  Alfred Hersey y Martha Chase, usando el fago (virus T2). Su razonamiento fue que la infección del fago debe implicar la introducción dentro de la bacteria de la información que dicta la reproducción viral.

El fago es relativamente simple ya que la mayor parte de su estructura es proteína  en cuanto a la composición molecular. Alfred Hersey y Martha Chase descubrieron que las  proteínas no se encuentra fósforo, que si forma parte del DNA e inversamente, el azufre está presente en  las proteínas pero nunca en el DNA.

1.1_ El desarrollo de la biología molecular

En 1945 William Astbury  acuño el término de biología celular, refiriéndose  al estudio de la estructura química y física de las macromoléculas biológicas. Cuyo objetivo fundamental es la comprensión de todos aquellos procesos celulares, que contribuyen a que la información genética se transmita eficientemente de unos seres a otros, y se exprese en los nuevos individuos.

A través de estos conocimientos se ha permitido cruzar barreras naturales entre especies y colocar genes de cualquier organismo, en un organismo hospedador no relacionado mediante el empleo de técnicas de ingeniería genética.  La Biología Molecular ha sido tal que la ha conducido hacia una importante interdisciplinaridad a través de la interrelación con otras disciplinas. Con la ayuda de una avanzada tecnología y el dinamismo que le confiere su carácter interdisciplinario.

UNIDAD 1--- INTRODUCCION A LA BIOLOGIA MOLECULAR

1             INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOLECULAR
1.1      El Desarrollo a la Biología Molecular
1.1.1   El descubrimiento del principio transformante
1.1.2   El descubrimiento de la estructura del ADN
1.1.3   El descubrimiento del código genético
1.1.4   El modelo de operòn
1.2      La biología molecular en México
1.3      Perspectivas futuras de la Biología Molecular