Traballo para Cultura Científica de 1º de Bacharelato

1. DESCUBRIMIENTO DEL ADN
Alejandra Rechou
Rita Cernadas
Cristina Maceiras
Mara Estévez

2. ÍNDICE
⦿Qué es el ADN
⦿Función del ADN
⦿ Estructura de los genes
⦿Descubrimiento del ADN
⦿Experimentos
⦿Bacteriófagos

3. ¿QUÉ ES EL ADN?
⦿El ácido desoxirribonucleico, (ADN), es un ácido nucleico
que contiene las instrucciones genéticas usadas en el
desarrollo y funcionamiento de todos los organismos
vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su
transmisión hereditaria.
ADN EN ANIMALESADN EN VIRUS O BACTERIAS

4. FUNCIÓN DEL ADN
⦿ La función principal de la molécula de ADN es el
almacenamiento a largo plazo de información. (Muchas veces,
el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código,
ya que contiene las instrucciones necesarias para construir
otros componentes de las células, como las proteínas y las
moléculas de ARN. )
⦿ Los segmentos de ADN que llevan esta información genética
son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen
propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso
de esta información genética.

5. ESTRUCTURA DE LOS GENES

6. DESCUBRIMIENTO DEL ADN
⦿Hasta mediados de los años 40 había fuertes
controversias sobre la naturaleza química del material
hereditario. Si alguna biomolécula podía ser candidata a
ser el material genético, éstas eran las proteínas con su
estructura tan compleja y variada. Moléculas tan simples
y repetitivas como los ácidos nucleicos no eran, a priori,
candidatos idóneos como portadores del material
genético. Esta controversia fué resuelta en la década de
los 40 mediante dos brillantes experimentos:

8. JOHAN FRIEDRICH MIESCHER
⦿ Johan Friedrich Miescher (biólogo y médico suizo).
⦿ Aisló varias moléculas ricas en fosfatos, a las cuales llamó nucleínas (actualmente
ácidos nucleicos), a partir del núcleo de los glóbulos blancos en 1869.
⦿ Miescher era estudiante de medicina y en el laboratorio de Hoppe-Seyler, su maestro,
comenzó a analizar los restos de pus de los desechos quirúrgicos, aislando los núcleos
de los glóbulos blancos y extrayendo una sustancia ácida y cargada de fósforo a la que
denominó «nucleína» (nucleoproteína). Después de tratar las células con soluciones
salinas, alcohol, soluciones ácidas y soluciones alcalinas, vio que las células tratadas
con una solución salina daban un precipitado gelatinoso cuando se acidificaba la
solución. Miescher supuso que el precipitado podría estar asociado con el núcleo
celular. Para ensayar esta posibilidad se dedicó a aislar núcleos. Cuando trató los
núcleos aislados con una solución alcalina y luego la acidifico, observó un precipitado.
El análisis de este precipitado mostró que se trataba de un material complejo que
contenía entre otras cosas, nitrógeno y fósforo. Las proporciones eran diferentes a
cualquier otro material biológico estudiado por lo que concluyó que había aislado un
componente biológico no descrito previamente, asociado casi exclusivamente con el
núcleo.
⦿ Miescher, que se había trasladado a Basilea, comenzó sus investigaciones con el
esperma de los salmones, y descubrió la presencia de una serie de sustancias, una
ácida (ácido nucléico o «nucleína») y una fuertemente básica, a la que denominó
«protamina» y que se identifica con las histonas.
⦿ Los estudios de Miescher tuvieron un papel muy importante en la biología molecular,
que abrió las puertas a numerosas pruebas y experimentos que realizaron varias
personalidades diferentes.

9. FREDERICK GRIFFITH
⦿ En 1928, Frederick Griffith describió el llamado
fenómeno de transformación por neumococos. Se
distinguen dos tipos de neumococos:
⦿ Los neumococos de tipo R (rugoso) forman colonias
de aspecto rugoso sobre un medio sólido, y son poco
virulentos.
⦿ Los neumococos de tipo S (liso) forman colonias
aspecto liso y brillante sobre un medio sólido. Se
caracterizan por poseer una cápsula de polisacáridos
en la superficie celular que las protege del sistema
inmunitario del huésped y provocan infecciones que
matan al animal en 3 ó 4 días.

10. Los neumococos de tipo R
(rugoso) forman colonias de
aspecto rugoso sobre un medio
sólido, y son poco virulentos.
Los neumococos de tipo S (liso)
forman colonias de aspecto liso
y brillante sobre un medio
sólido, y provocan infecciones
letales.
Los neumococos de tipo S (liso)
provocan infecciones letales,
pero son sensibles al calor. Si
se inyectan al ratón
neumococos de tipo S que han
sido calentados, el animal
sobrevive.

11. Si se inyectan a un
ratón neumococos
vivos de tipo R y
neumococos muertos
de tipo S (ninguno de los dos
es letal por separado) se produce
la muerte del ratón.
En los ratones muertos
se encontraron
neumococos vivos
del tipo S que, a su
vez, eran capaces de
infectar a otros
ratones: el cambio que se había
producido era estable y era
heredado por la descendencia.
Griffith concluyó que un "FACTOR DE TRANSFORMACIÓN" había
sido transferido desde los neumococos S muertos a los
neumococos R vivos. Este factor de transformación convirtió a los
neumococos R en neumococos S con la cápsula de polisacáridos
que les hace letales.

12. FACTOR FT (DE TRANSFORMACIÓN)
⦿En 1944, Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn
McCarty trataron de identificar el factor de
transformación (FT), que debía encontrarse en los
neumococos S muertos por el calor.
Oswald Avery Maclyn McCarty Colin McLeod

13. ⦿Para ello:
⦿Trataron los neumococos S muertos por
calentamiento con detergente para obtener un
lisado celular (un extracto libre de células que
contenía el FT). Este lisado contiene (entre otras
cosas) el polisacárido de la superficie celular, las
proteínas, el ARN y el ADN de los neumococos S.
⦿Sometieron al lisado a diversos tratamientos
enzimáticos.
⦿Inyectaron en ratones los neumococos de tipo R
vivos junto con una fracción del lisado modificada
enzimáticamente.

14. ⦿Los resultados de sus experimentos se
reflejan en la siguiente tabla:
Tratamiento
realizado sobre el
lisado
Resultado Conclusión
Ninguno El FT está presente
en el lisado
Se añadió la enzima
SIII,que degrada la
cápsula de
polisacárido
El FT no era el
polisacárido que
estaba presente en el
lisado
Se añadieron al lisado
anterior (con el
polisacárido
degradado) las
enzimas proteolíticas
tripsina y
quimiotripsina
El FT no era una
proteína. Debía ser
un ácido nucleico
(ARN o ADN)

15. Tratamiento
realizado sobre el
lisado
Resultado Conclusión
Se extrajeron los
ácidos nucleicos del
lisado anterior y se
añadió la enzima
ARNasa (que
degrada el ARN)
El FT no era el ARN
Al extracto de
ácidos nucleicos
anterior se le añadió
la enzima ADNasa
(que degrada el
ADN)
FT = ADN
Esta serie de experimentos demostró que la naturaleza química
del factor de transformación (la información genética capaz de
convertir neumococos R en nuemococos S) era un DNA y no una
proteína como se sospechaba en aquella época

16. EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y
CHASE
⦿Para poder entender
el experimento de
Hershey y Chase que
demostraba que eran
las moléculas de DNA
y no las proteínas las
portadoras de la
información genética,
es necesario
comprender el
mecanismo de
replicación de los
bacteriófagos.

17. BACTERIÓFAGOS
⦿ Los bacteriófagos son virus que atacan a las bacterias.
Los fagos constan de una cabeza proteica que guarda
una molécula de ADN, una cola y una serie de
filamentos. Cuando estos virus encuentran una
bacteria susceptible, se fijan a un receptor específico
de la superficie celular y le inyectan el contenido de
la cabeza (el ADN). En el interior de la bacteria, este
ADN crea varios cientos de copias de sí mismo y de las
proteínas que lo componen, aprovechando la
maquinaria biosintética de la célula. Una vez
completada la síntesis, las moléculas de ADN y de
proteína se ensamblan para formar nuevas copias del
virus. Una vez terminado el proceso, la bacteria se
destruye (lisis) y los nuevos virus son liberados al
medio donde pueden iniciar nuevos ciclos de infeción
(ciclo lítico).

18. PARTES DE LOS BACTERIÓFAGOS

19. Infección de la célula huésped Reproducción y lisis bacteriana
Ciclo lítico completo de un bacteriófago

20. EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y
CHASE
⦿ Alfred Hershey y Martha Chase diseñaron un sistema
para averiguar si la herencia era comunicada por el
ADN o por las proteínas. Utilizaron técnicas de
marcaje radioactivo para construir dos tipos de fagos
distintos. Una población de fagos creció en un medio
que contenía 35S. El 35S marca a las proteínas que
contienen residuos de Cys o Met y por lo tanto, esta
población contiene proteínas radioactivas y ADN no
radioactivo, ya que el ADN no contiene S. La segunda
población de virus creció en un medio que contenía
32P. El 32P marca los ácidos nucleicos, pero no a las
proteínas, de forma que esta población contiene ADN
radioactivo y proteínas no radioactivas. Ambos tipos
de virus fueron utilizados por separado para infectar a
células de E.coli susceptibles.

21. Población de fagos
que ha crecido en
un medio con 35S
Proteína:
radioactiva (en rojo)
DNA: no radioactivo
(en negro)
Población de fagos
que ha crecido en
un medio con 32P
Proteína: no
radioactiva (en
negro)
DNA: radioactivo (en
rojo)
Después de la infección, y antes de que se completara el ciclo lítico
sometían a las células a una fuerte agitación mecánica para desprender
de la superfice de la célula a todos los virus que pudiesen estar
adheridos, y después, por centrifugación separaban las células de las
partículas víricas: Las células se acumulan en el sedimento, y los fagos
perrmanecen en el sobrenadante.

22. Cultivo de las
bacterias con los
fagos
Separación fagos-
bacterias
Centrifugació: las
células sedimentan
y los fagos no
Población de fagos
que ha crecido en
un medio con 35S
Población de fagos
que ha crecido en
un medio con 32P

23. A continuación medían la radioactividad asociada a
las células. Las células presentaban radioactividad
únicamente cuando se hacía el experimento con
virus 32P. Cuando se realizaba el experimento con
virus 35S, las células no contenían radioactividad.
Como los virus que surgen de ambos ciclos líticos
son absolutamente normales, este experimento
indica que las características genéticas del virus
han sido comunicadas a la progenie mediante el
ADN, no mediante la proteína.

24. BIBLIOGRAFÍA
⦿https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_d
esoxirribonucleico
⦿http://galileog.com/ciencia/biologia/adn/ad
n1.htm
⦿http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema0.
htm
⦿https://en.wikipedia.org/wiki/Avery%E2%80%
93MacLeod%E2%80%93McCarty_experiment
⦿https://en.wikipedia.org/wiki/Streptococcus
_pneumoniae