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1. Bases Moleculares de la Herencia
Sección I: El DNA - la molécula de la herencia
DNA from the Beginning
http://www.dnaftb.org/dnaftb/
Capítulo 11 Dr. Monterrubio

2. 1953 James Watson y Francis CricK describieron la
estructura de la molécula de DNA (ácido
desoxiribonucléico)
Sabiendo la estructura es mas fácil entender:
- Como el DNA almacena información
- Como puede ocurrir la variación en su
estructura
- Como se replica la molécula de DNA
- Como se transmite a futuras generaciones
Todas esas son características que debe reunir un
material genético
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3. Ahora sabemos que:
- La información hereditaria esta codificada en la
molécula de DNA y se reproduce en todas las
células del cuerpo
- El DNA dirige el desarrollo de los rasgos
bioquímicos, anatómicos, fisiológicos y en algun
grado el comportamiento de los organismos
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4. A principio del siglo 20 los biólogos
estaban dedicados a identificar las
moléculas de la herencia
Morgan: genes estaban en los cromosomas
Cromosomas: estaban hechos de proteinas y de
ácidos nucléicos
La llave en los descubrimientos fué elegir un modelo
experimental adecuado
El papel del DNA en la herencia se
descubrio estudiando bacterias y virus
Dr. Monterrubio

5. Primera evidencia de que el DNA transmite
información provino de bacterias
1928 Frederick Griffith descubrió el papel del material
genético trabajando con dos cepas de bacterias (una
patogena y otra no)
Streptococcus
penumoniae
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6. El mató a la cepa patogena con calor Ratones
y la inyectó a ratones vivieron
El mezclo cepa patogena (muerta por Ratones
calor) con la bateria no patogena (viva) murieron
El propuso que la cepa no patogena habia sido transformada:
cambio en el genotipo y fenotipo debido a la asimilación de DNA
de una fuente externa. Obtuvo la capsula y la paso a sus hijos

7. 1920s, Frederick Griffith
Descubre el proceso de transformación
bacteriana. (no sabia la base bioquimica)
Define un -molécula que continen
factor la información genética
transformador
-es hereditaria
En el tiempo de Griffith no se podia determinar la
composición bioquímica de esta substancia
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8. • 1944 –Oswald Avery. Colin M. MacLeod
y Maclyn McCarthy
– Purifican el factor transformador.
– Lo identifican como DNA.
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9. Dr. Monterrubio

10. Muchos biólogos permanecieron escépticos porque no se
sabia nada de la estructura del DNA. Podria haber
contaminantes en los experimentos de Avery, MacLeod y
McCarthy
Mas evidencia provino de estudios con virus que infectan
bacterias (Bacteriofagos o fagos)
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11. Bacteriófago = virus que infecta bacterias.
Composición del bacteriófago T2: Proteína y DNA.
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12. 1952, Alfred Hershey y Martha Chase
El DNA es ampliamente utilizado en la naturaleza?
Diseñaron
experimentos para
saber si el DNA o las
proteínas del fago eran
responsables de
transmitir la información
genética
Los experimentos mostraron que solo el
DNA de fago llamado T2 entraba a la
bacteria durante la infección Dr. Monterrubio

13. Experimento de Hershey y Chase
estrategia experimental
• Las proteínas presentes en la cubierta
del fago contienen azufre y no
contienen fósforo.
• El DNA contiene fósforo y no contiene
azufre.
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14. Hershey & Chase marcaron las proteínas del
fago incuvandolo con 35S
35S
35S
35S
+ 35S
35S
35S
Fagos con Proteínas
marcadas (35S)
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15. Hershey & Chase Marcaron tambien el DNA
del fago incuvandolo con 32P
32P
32P
32P
+ 32P
32P
32P
Fagos con DNA
marcado (32P)
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16. Dr. Monterrubio

17. Resultados:
1. Las proteinas virales se quedan fuera de la
célula huesped (bacteria).
2. El DNA viral es inyectado dentro de la célula
huesped.
3. El DNA inyectado dirige la producción de
nuevas partículas de virus.
Conclusion:
Material hereditario es el DNA.
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18. Evidencia adicional de que el DNA es el material genético
1950, Erwin Chargaff reportó que la composición de DNA
varia entre especies
El DNA era un buen candidato para ser el material
genético por su diversidad
Ya se conocía que el DNA era un polímero de
Dr. Monterrubio nucleótidos (de base nitrogenada, azúcar y fosfato

19. Regla de Chargaff: en cualquier especie dada hay
igual número de Adeninas y Timinas, e igual
número de Guaninas y Citocinas
- Análisis de la composición de DNA de distintos
organismos.
- La composición del DNA varía de especie en especie.
- Diversidad molecular = diversidad de especies.
- Las bases nitrogenadas están presentes en una razón
característica.
A=T
G=C
Regla de Chargaff
A+C = G+T
A+T ≠ C+G
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20. Ya se conocía que el DNA era un polímero de nucleótidos
formado de bases nitrogenadas, azúcares y grupos fosfato
Sugar–phosphate Nitrogenous
backbone bases
5 end Después de que muchos
biólogos se convencieron de
Thymine (T)
que el DNA era el material
genético empezaron a
estudiar como su estructura
podria explicar su función
Adenine (A)
Para 1950 no se conoce la
estructura tridimensional
Cytosine (C)
Científicos trabajando en ello:
- Linus Pauling (California)
Sugar (deoxyribose) - Maurice Wilkins y Rosalind
Franklin (Londres) Dr. Monterrubio
3 end Guanine (G)

21. • 1869- F. Miescher aisla nucleina a partir
de núcleos de células blancas.
• 1900- Nucleina es una molécula larga
compuesta de: azúcar de 5 carbonos,
fosfato y 5 tipos de bases nitrogenadas
(A, T, C, G y U)
• 1920- Se describen 2 tipos de ácidos
nucléicos: RNA y DNA.
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22. Ácidos Nucléicos
DNA RNA
acido desoxiribonucleido Acido ribonucleido
Estructura: Estructura:
Doble cadena Cadena sencilla
Base pirimidica: Base pirimidica:
Timina Uracilo
Tres tipos:
Un tipo: genes
mRNA, rRNA, tRNA
Azucar: Desoxiribosa Azucar: ribosa
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23. ~1951- Maurice Wilkins
y Rosalind Franklin
usaron cristalografia de rayos X
para estudiar la estructura molecular
del DNA
Franklin produjo la primera foto del DNA
Fotografía de difracción de rayos X del DNA
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24. Descubrimientos de Franklin
• Esqueleto de azúcar-fosfato hacia
afuera de la molécula
• Doble hélice
• Datos cuantitativos de la forma y
tamaño de la doble hélice (3.4 nm cada
vuelta 2 nm de ancho).
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25. Rosalind Franklin LA DOBLE HELICE: RELATO
PERSONAL DEL
(1920 - 1958) DESCUBRIMIENTO DE LA
ESTRUCT URA DEL ADN
• http://www.accessexc de WATSON, JAMES D.
ellence.org/RC/AB/B
C/Rosalind_Franklin.h
tml
Secret of photo
51
• http://www.pbs.org/w
gbh/nova/photo51/
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26. ~1951- Linus Pauling – physical
chemist
• nature of the chemical bond
– resonance theory proposed
that some molecules
"resonate" between different
structures
• use of X-rays to examine the
molecular structure of
crystals
– Description of a-helical
polypeptide structure.
http://www.achievement.org/aut
odoc/photocredit/achievers/pa
u0-029
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27. ¿Cómo se acomodan las
bases en la molécula de
DNA?
Dr. Monterrubio

28. 1953- Watson y Crick
- Watson-
genética
- Crick- físico,
experto en
cristalografía
de rayos X
Ganaron el
Premio Novel en
1962 junto a
Maurice Wilkins
Dr. Monterrubio

29. Los datos de cristalografía
de rayos X de Franklin
permitieron a Watson y
Crick deducir que:
- El DNA era una molécula
helicoidal
- El ancho de la helice y el
espacio entre bases
nitrogenadas
- El ancho sugirió que el DNA
estaba hecho de 2
cadenas formando una
doble helice
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30. Watson y Crick razonaron como se acomodaban mejor
las bases que fueran consistentes con los datos de
rayos X de Franklin
Dedujeron que solo una pirimidina con una purina
daban la distancia correcta de 2 nm
2-nm
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31. La idea del Apareamiento propuesto por Watson y
Crick daba la complementaridad de las cadenas
Explica la regla de Chargaff, A=T y C=G.
Sugiere mecanismo de replicación.
– Cadenas son complementarias.
– Mecanismo de templado (como un
patron).
No hay restricción en cuanto la secuencia de
bases (secuencia altamente variable)
Estabilidad entre las cadenas de DNA por
– Puentes de hidrógeno entre las bases
– Fuerzas Van der Waals
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32. Puentes de
hidrógeno entre
las bases.
A=T
GC
Sugiere complementaridad
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33. OH
Extremo 3’
Cadenas antiparalelas 1’
2’ 3’
pentosa 4’
Extremo 5’ fosfato
O
5’
Base Nitrogenada
Base Nitrogenada
fosfato 5’ O 2’ 3’
4’
4’ pentosa 1’ 1’ pentosa
fosfato
O
3’ 2’ 5’
Base Nitrogenada Base Nitrogenada
fosfato 5’ O
2’ 3’
4’ pentosa 1’
1’ pentosa 4’
3’ 2’
5’ fosfato
O
Base Nitrogenada Base Nitrogenada
fosfato 5’ O Extremo 5’
pentosa 1’
4’
OH 2’
3’ Dr. Monterrubio
Extremo 3’

34. Cadenas antiparalelas
Secuencia específica y complementaridad
Timina - Guanina – Citocina - Adenina TGCA
Adenina - Citocina – Guanina -Timina ACGT
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35. La secuencia de bases es critica para almacenar y
transmitir información
Replicación del DNA
Watson y Crick proponen
Modelo semiconservativo:
• Puentes de H se rompen de
manera secuencial.
• Separación de las hebras.
• Cada cadena puede servir
como templado.
• Genes son copiados en
base a un pareo específico
entre las bases
complementarias.
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36. El modelo Semiconcervativo de Watson y Crick predice:
Cuando el DNA se replica, cada molécula hija tendrá
una cadena nueva y una cadena vieja (derivada de la
molécula madre)
A T A T A T A T
C G C G C G C G
T A T A T A T A
A T A T A T A T
G C G C G C G C
(a) Parent molecule (b) Separation of (c) “Daughter” DNA molecules,
strands each consisting of one
parental strand and one
new strand
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37. Otras posibles hipotesis para explicar la replicación del
DNA
First Second
Parent cell replication replication
La doble helice
(a) Conservative parental
model
permanece intacta
La nueva helice esta
(b) Semiconserva- compuesta de una
tive model cadena nueva y una
vieja
Cada cadena hija es
(c) Dispersive model una mezcla de
segmentos viejos y
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nuevos

38. Meselson y Stahl hiceron los experimentos para poner
a prueba esas hipótesis
- Marcaron los nucleótidos de la cadena vieja con isótopo de
nitrógeno pesado (15N): varias generaciones
- Transfirieron las células a medio con 14N (isotopo ligero) para
que las células se duplicaran una vez o dos veces y
analizaron el DNA Dr. Monterrubio

39. Experimentos de Meselson y Stahl
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40. Replicación Semi-conservativa del DNA
Durante replicación
las dos hebras se
separan y sirven de
templado
Las hebras se copian
siguiendo las reglas
de complementaridad
AT/GC
Se obtienen 2 nuevas
dobles hélices con la
misma secuencia de
bases del DNA
original
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