Adn como material genetico

07/05/151
Los ácidos nucleicos y el ADN como
material genético
Historia sobre la Naturaleza química de los genes

07/05/152
¿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

07/05/153
¿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 celulares
Nuevos 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 la
Síntesis de proteínas que permiten el control del
metabolismo celular.

07/05/154
¿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

07/05/155
El DNA se encuentra en:
Núcleo celular (fibra de cromatina)
Mitocondrias
La mayor parte del RNA se
encuentra en los ribo-
somas
DNA

07/05/156
¿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.

07/05/157
Cromosomas
Genes
Cinetocoro o
centrómero
Cromátidas

07/05/158
Papel genético del DNA
en la transmisión de la herencia
APORTES DE DIFERENTES
CIENTIFICOS AL
DESCUBRIMIENTO DEL ADN
COMO MATERIAL GENETICO

07/05/159
¿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.

07/05/1510
¿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 Roux
Oscar Hertwing
Robert Feulgen
Fred Griffith.
Avery, McLeod y McCarty.
Phoebus Aaron Levene
Erwin Chargaff.
James Watson y Francis Crick.

07/05/1511
¿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

07/05/1512
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.

07/05/1513
Frederick Griffith
En 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

07/05/1514
¿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 +

07/05/1515
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 +

07/05/1516
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.

07/05/1517
EL APORTE DE GRIFFITH

07/05/1518
Papel genético del DNA
Nuevos aportes científicos

07/05/1519
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?
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”

07/05/1520
APORTE DE HERSHEY YAPORTE 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”

07/05/1521
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.

07/05/1522
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:

07/05/1523
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.

07/05/1524
APORTE DE WATSON Y CRICKAPORTE 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 Franklin
Leyes de equivalencias de bases nitrogenadas de
Erwin Chargaff.
Otros aportes de Watson y Crick:
Establecieron un modelo para explicar la
autoduplicación del DNA
Participaron en el desciframiento del código
del DNA o código genético.

07/05/1525
“La doble
hélice”
WATSON Y CRICK :
LOS DESCUBRIDORES DEL MODELO DEL ADN

07/05/1526
Estructura de los ácidos nucleicos:
DNA y RNA
Nucleótidos
Polinucleótidos

07/05/1527
¿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.

07/05/1528
b) Una molécula de azúcar: Ribosa o desoxirribosa.
c) Un grupo fosfato: Derivado del ácido fosfórico.

07/05/1529
¿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.

07/05/1530
¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?LOS 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.

07/05/1531
¿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¿CÓMO SE UNEN ENTRE SI LOS
NUCLEÓTIDOS?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.

07/05/1532
Con fórmulas Con figuras

07/05/1533
¿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.

07/05/1534
¿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.

07/05/1535
Estructura de los ácidos nucleicos
Estructura del DNA
Replicación del DNA

07/05/1536
¿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.

07/05/1537
¿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 Watson
6-Abril-1928
Francis Harry Crick
8-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.

07/05/1538
¿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.

07/05/1539
Con fórmulas Con figuras

07/05/1540
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.

07/05/1541
RR
EE
PP
LL
II
CC
AA
CC
II
ÓÓ
NN
DD
EE
LL
DD
NN
AA
¿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:

07/05/1542
¿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.

07/05/1543
Clic para continuar duplicación

07/05/1544
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.

07/05/1545
La replicación del DNA es semiconservativa, ya que
en cada cadena existe una sección nueva y otra vieja.

07/05/1546
La duplicación semi conservativa del ADN

07/05/1547
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.

07/05/1549
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).

07/05/1550
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).

07/05/15Adán 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.

07/05/1552
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.

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