Este documento describe la estructura y descubrimiento del ADN. Se resume lo siguiente: 1) El ADN forma una doble hélice y contiene la información genética de los organismos. 2) Experimentos como los de Avery, Hershey y Chase demostraron que el material genético es el ADN, no las proteínas. 3) La estructura en doble hélice del ADN fue descrita por Watson y Crick en 1953 usando evidencia de Franklin y Wilkins.

1. Estructura del ADN

2. Eucariontes y procariontes
Membrana
Núcleo
celular Pared
celular
Citosol
Organelos Plantas ADN

3. Caracterización del ADN
1869 – Friedrich Miescher identificó la ‘nucleina’
como un material levemente ácido, rico en fósforo
obtenido de los núcleos de glóbulos blancos de
la sangre en humanos (aislados del pus de las
heridas de los soldados)
Esta substancia resultó ser el ácido desoxi
ribounucleico (ADN)

4. Caracterización del ADN
El descubrimiento del ADN como un consti-
tuyente de los cromosomas no estableció su
relación con los genes. Muchos científicos
pensaban que el material genético más
probable debían de ser las proteínas.
.
Para elucidar la naturaleza química de los genes
fueron de mucha utilidad las bacterias como
organismos de experimentación.
Bacterias:
•El material genético es un sólo cromosoma circular
•No tienen membrana nuclear (procariotes)
•Se dividen por fisión binaria (no hay mitosis ni
meiosis).

5. 1923 – Frederick Griffith llevó a cabo
experimentos con Streptococcus pneumoniae
Esta existe en dos formas: colonias lisas (S) o
tipo silvestre y virulentas y colonias rugosas
(R) Que son avirulentas.

6. Transformación de bacterias
Transformation
R tiene una mutación que codifica una alteración en la capsúla de
polisacáridos de la bacteria.

7. Transformación
Es la habilidad del ADN foráneo para cambiar las
características genéticas de un organismo.
(El ADN desnudo penetra a la célula y la trans-
forma)
Oswald Avery fue capaz de lograr la transformación in
vitro, creciendo células tipo IIR vivas en presencia de los
componentes de las células IIIS muertas por calor.
Demostración de Avery de la transformación in vitro
In vitro Avery, McLeod and McCarty

8. La pregunta obvia fue ¿que componente es el
responsable de la transformación?
Identificando al “principio transformante”
1944, Avery, MacLeod y McCarty preparan varios componentes
purificados de extractos de bacterias S y prueban cuál de ellos
es capaz de transformar a las bacterias R.
Determinaron inequivocamente que éste era el ADN

9. Más evidencias de que los genes están hechos
de ADN
1952 – Martha Chase y Alfred Hershey
llevan a cabo experimentos con
bacteriófagos

10. Evidencias que los genes están hechos de ADN
Los bacteriofagos son muy pequeños y se
componenen de ADN y proteínas.
Dependen de la maquinaria metabólica del
huésped para su multiplicación.
La pregunta era: ¿El ADN o las proteínas dirigen
la producción de nuevas partículas virales?

11. Micrografía de microscopio electrónico de bacteriofagos

12. Evidencias de que los genes están hechos de ADN
DNA high phosphorous, no sulfur
Proteins high sulfur, no phosphorous
Experimento de Hershey and Chase:
Los fagos no entran en la bacteria, sino que inyectan el material
que controla la multiplicación del fago. Afuera queda el
“fantasma” del fago o la cubierta hueca del mismo.
Hipotesis:
La cubierta está hecha de proteína
El material genético inyectado es el ADN

13. Heinz Fraenkel-Conrat demuestra que en algunos virus el
material genético o los genes están hechos de ARN. 1956

14. Estructura de los ácidos nucleicos
H
C N
6 7
N C
1 5
8 CH
HC
2
3
4
C
9
Purinas
N N
H
H
C
4
N CH
3 5
HC
2 6
CH
Pirimidinas ADN ARNm Polip
1
N
H
Desoxirribonucleótidos (ADN) Ribonucleótidos (ARN)
OH OH
5’ O Base 5’ O Base
HO P O CH2 HO P O CH2
4’ 1’ 4’ 1’
O H H O H H
H H
3’ 2’ H 3’ 2’ H
OH H OH OH

15. Purinas NH2
Pirimidinas O
C
C N 4
6 7 HN CH
N C 3 5
1 5
8 CH
Adenina (A) HC
2
3
4
C
9
Uracilo (U) C
2
1
6
CH
O N
N N
H
H
O O
C N C
6 7
HN 4
1 5 HN C CH3
8 CH 3 5
Guanina (G) C
2
3
4
C
9
Timina (T) HC
2 6
CH
1
H2N N N O
N
H H
NH2
ADN C
4
N CH
3 5
ARN Citocina (C) HC
2 6
CH
1
Ambos N
H

16. Nucleótidos
Desoxirribonucleótidos (ADN) Ribonucleótidos (ARN)
H H
N1
C
6
N
7 Base C
6
N
7
5 C N1 5 C
HC2 3 4 C 9
8 CH
nitrogenada HC2 3 4 C 9
8 CH
Purinas N N N N
OH OH
5’ O 5’ O
HO P O CH2 HO P O CH2
4’ 1’ 4’ 1’
O H H H O H H H
H H
3’
OH H
2’
Azúcar 3’
OH OH
2’
Fosfato Pentosa
H H
C C
4 4
N 3 5 CH N3 5 CH
HC2 1 6 CH HC 1 6 CH
2
Pirimidinas N N
OH OH
5’ O 5’ O
HO P O CH2 HO P O CH2
4’ 1’ 4’ 1’
O H H H O H H H
3’ 2’ H 3’ 2’ H
OH H OH OH

17. O
O P O
O C
5’ 5’ CH O
4’
2
1’
C A G T G C C
HH
3’
H
2’ H
O H 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’
O P
O P O
O
A
OH
5’ CH O
2
4’ 1’
5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’
HH
3’
H
2’ H
O H
ADN O 5’ C-A-G-T-G-C-C 3’
O P O
O
G
5’ CH O
2
4’ 1’
HH H
3’
O H
2’ H
5’ 3’
O
O P O
O
T
5’ CH O
2
4’ 1’
3’ HH H H
3’ 2’
OH H

18. Reglas de Chargaff:
• [A] = [T] ; [C] = [G]; total [purinas] = [pirimidinas]
• Relaciones A:T;G:C son las mismas en distintas especies
• Pero % of G/C no es igual que el % of A/T
• Esto es, el contenido %GC es variable entre especies

19. Bases nitrogenadas
ADN ARN
Timina (T) Uracilo (U)
Citocina (C) Citocina (C)
Guanina (G) Guanina (G)
Adenina (A) Adenina (A)

20. Apareamiento de bases: GC y AT

22. Estructura de la doble hélice

23. La distancia entre
los pares de
bases es de .34nm
ó 3.4 Å
La hélice se repite
cada 3.4nm or 34
Å dando una
vuelta completa
10 Å = 1 x 10-9 metro ó 1 nm
Franklin y Wilkins (1950-1953)
• utilizaron fibras cristalizadas de ADN
• Los rayos X se dispersan con patrones simples, regulares
y repetitivos.
•el patrón de rayos X indicaba una hélice
•el diámetro de 20 Å indicaba una doble hélice

24. Modelo de Watson y Crick de la dóble hélice. 1953

25. Crick y Watson en Cambridge, Inglaterra 1953

26. Modelo de Watson y
Crick del ADN
• La doble hélice es dextrógira
• Su diámetro es de 2 nm (20 Angstroms)
• Las dos cadenas son antiparalelas
• Externamente están los azúcares y P
• Internamente se ubican las bases
nitrogenadas
• Las bases se aparean por enlaces de H
• Los enlaces H son enlaces débiles
• Las bases son complementarias
• A con T y C con G
• Los nucleótidos se unen por
enlaces fosfodiéster (covalentes)

27. Estructura del ADN
• Una vuelta completa
de la hélice toma
34 Angstrom o 3.4 nm
• Las bases están
separadas 3.4 A
• 10 pares de bases
por vuelta (360o)

28. Estructura del ADN
• A lo largo de
la doble hélice
se forman
surcos
mayores
y surcos
menores

29. Formas alternativas del ADN
• El modelo de Watson-Crick
está basado en la forma B del
ADN que es la topología más
común (hélice dextrógira)
•El ADN puede asumir una
forma Z, que gira a la
izquierda, es más delgada
y dá vueltas de manera
zigzagueante

30. El ADN puede asumir formas diversas
Algunas moléculas de ADN son circulares, como
el cromosoma de las bacterias, el ADN mitocon-
drial y de cloroplasto y el
de algunos virus
Replicón: molécula de ADN
con capacidad de formar
copias de sí misma
Algunos virus llevan moléculas de ADN circulares
de una sola cadena. (¿se cumplen las reglas de Chargaff en
este caso?; No)

31. Las bacterias poseen en un cromosoma circular un 95-99% de
su información genética. El restante 1-5% se encuentra en los
plásmidos, que son replicones autónomos circulares no
escenciales para la célula, pero que pueden contener genes
importantes para la sobrevivencia, como los que confieren
resistencia a los antibióticos

32. El ADN por sí solo no es
capaz de hacer nada.
Para replicarse y para
descodificar su información
requiere de las proteinas
y del ARN.
El ADN interactúa
con las proteínas
(y el ARN) durante su
replicación y para
expresarse cuando
hay síntesis de
proteínas

33. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
DE LA CROMATINA
La estructura de la
cromatina es
crucial para la
regulación de la
expresión genética
en eucariotes.
La cromatina se
puede compactar
(heterocromatina),
se pude relajar
(eucromatina) y
además puede
acetilarse y
desacetilarse en
los nucleosomas