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Bioelementos y biomoléculas. Biología 2º Bachillerato. Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS. Copyrigth José Reig 2004. La evidencia de que los factores hereditarios eran los ácidos nucleicos comenzó a gestarse en 1928 en el célebre experimento de Griffith. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculasTema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
La evidencia de que los factores hereditarios eran los ácidos nucleicos comenzó a gestarse en 1928 en el célebre experimento de Griffith
Como comentario, más propio de salsa rosa, cabe decir que es mucho más conocida su nieta Melanie, que un español, el metrosexual Banderas, entretiene últimamente
Pero, en fin, vamos a lo nuestro, contemplemos el experimento de Griffith
Copyrigth José Reig 2004
Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas
El experimento de Griffith podría haber pasado desapercibido, pero algunas mentes conspicuas se plantearon aislar el “factor transformante”. La sustancia capaz de conferir a la cepa descapsulada la capacidad de sintetizar una cápsula, es decir información genética.
El experimento de Griffith podría haber pasado desapercibido, pero algunas mentes conspicuas se plantearon aislar el “factor transformante”. La sustancia capaz de conferir a la cepa descapsulada la capacidad de sintetizar una cápsula, es decir información genética.En esta tarea fue clave Avery, joven bioquímico inglés
Que como vemos en la foto fue envejeciendo, gracias a Dios
Cabe citar también los trabajos llevados a cabo por Macleod y por MacCarthy
MacCarthy no nos ha remitido su foto, por lo que pondremos la de Manolete
Los estudios de Avery, MacLeod y McCarthy demostraron en 1944 que el principio transformante era el ADN. Este resultado entraba en contradicción con las teorías que se admitían en esa época sobre los mecanismos de transmisión de los caracteres en los seres vivos, ya que se pensaba que las responsables eran las proteínas. En un principio, los grandes bioquímicos de la época, los trataron de herejes y llegaron casi a la burla… Mal lo pasaron… Prueba de ello es el fragmento de la carta que le mandó Avery a su hermano……………….
“Pero, al fin, quizá lo tenemos. La sustancia activa no se digiere por tripsina quimiotripsina cristalizadas; no pierde actividad cuando se trata con ribonucleasa cristalizada (…). Pueden eliminarse los polisacáridos (…) los lípidos pueden extraerse sin que se pierda la actividad biológica (…)
El material fibroso (…) se comporta en el análisis elemental muy cerca de los valores teóricos del ácido desoxirribonucleico (…). Si tenemos razón y, desde luego, todavía no lo hemos demostrado, eso significaría que los ácidos nucleicos no son importantes sólo desde un punto de vista estructural, sino que son sustancias funcionalmente activas para determinar las actividades bioquímicas y las características bioquímicas de las células (…). Pero se necesitaría un monton de evidencias bien documentadas para convencer a cualquiera de que la sal sódica del ácido desoxirribonucleico, sin proteínas, pueda estar dotada de tales propiedades específicas y biológicamente activas, y esta es la evidencia que ahora estamos intentando obtener. Resulta muy divertido hacer pompas de jabón, pero es sensato pincharla uno mismo antes de que otro intente hacerlo”.
Carta de O.T. Avery a su hermano, 13 de mayo de 1943
Pero no cabía duda, al purificar el ADN de la forma S, y tras agregar el ADN de la forma S purificado a un cultivo de formas R, al poco tiempo, estas formas R, no patógenas, se habían transformado en infectivas formas S.Ante esto, un montón de jóvenes
bioquímicos de todo el mundo, dejaron de buscar en las proteínas el material genético y se volcaron en el estudio de los, hasta entonces, perfectos desconocidos ácidos nucleicos.
Copyrigth José Reig 2004
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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El DNA fue descubierto en 1868 por el médico suizo Friedrich Meischer, que lo bautizó como nucleina, aunque debido a su carácter ácido se denominó, más tarde, ácido nucleico.
Su estructura molecular (estructura del tertranucleótido) se concibió de manera errónea hasta 1930, cuando Kossel y Phoebus determinaron que era un polinucleótido, aunque no pudieron interpretar su estructura molecular.
A
P
G
TP
CP
P
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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Polímeros de nucleótidos de adenina guanina citosina timina y uracilo
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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ADNEs un polímero de cuatro tipos de nucleótidos de desoxiribosa con ADENINA, GUANINA, CITOSINA y TIMINA, que se unen entre si mediante enlaces fosfodiester entre el carbono 3 y el 5 de dos desoxiribodas contiguas
–D–desoxirribosa
base nitrogenada
fosfato
N
N
N
NC
C
C
CHHC
NH2
HO P O
OH
O
H
HOH
H H H
CH2 O
15
nucleótido de desoxirribosa
–D–desoxirribosa
base nitrogenada
fosfato
N
N
N
NC
C
C
CHHC
NH2
HO P O
OH
O
H
HOH
H H H
CH2 O
15
nucleótido de desoxirribosa
–D–desoxirribosa
base nitrogenada
fosfato
N
N
N
NC
C
C
CHHC
NH2
HO P O
OH
O
H
HOH
H H H
CH2 O
15
nucleótido de desoxirribosa
H2O
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas
ADN, estructuraLa evidencia de que el DNA era la molécula responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios propició que numerosos equipos de investigadores en biología molecular trataran de determinar con precisión la estructura molecular del mismo. Aunque la publicación de la estructura la llevaron a cabo Watson y Crick en 1953, los datos en los que se basaron (claves para el evento) fueron el fruto de la investigación de numerosos autores, que, en algunos casos, no han tenido el reconocimiento merecido.
Cabe citar primeramente a Chargaff que en 1949 determinó que las bases nitrogenadas en el ADN, tenían equivalencia equimolecular entre
Adenina – Timina
Guanina – Citosina
Y se podían enlazar entre sí mediante dos enlaces por puentes de hidrógeno las dos primeras, y tres las segundas
EMPAREJAMIENTOS DE CHARGAFF
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS. ADN, estructuraEN 1950, LOS ESTUDIOS DE DIFRACCIÓN RAYOS X, DE R. FRNAKLIN Y DE M. WILKINS, DIERON PAUTAS CLAVE PARA DETERMINAR LA ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DEL DNA, PERO NO ACABARON DE DAR CON ELLA, SI BIEN HABLARON DE UNA ESTRUCTURA HELICOIDAL POR LA EVIDENCIA DE LAS IMÁGENES DE DIFRACCIÓN
Fuente rayos X
Imagen de difracción en placa fotográfica
Haz de rayos X
Cristal de DNA
Colimador
Maurice Wilkins
Franklin, murió de cáncer de mama a una temprana edad y no pudo completar sus investigaciones; Wilkins sustrajo los datos que había obtenido Franklin, y los utilizó de manera un tanto fraudulenta, ya que no citó las fuentes... Dos jóvenes investigadores tuvieron la “virtud” de recoger las investigaciones habidas hasta la fecha y mediante laboriosos cálculos matemáticos, dar con un modelo tridimensional que explicase favorablemente todas las propiedades que debería tener una molécula que albergara los caracteres hereditarios, a saber: Cifrar una información, y tener capacidad de dar réplicas de ella misma. Estos investigadores no son otros que Watson y Crick, que en 1953 publicaron en la revista Nature uno de los artículos más importantes del siglo XX en el que mostraban un modelo estructural de la molécula de DNA que cumplia todas estas propiedades.
J.D. WATSON F. CRICK
El año 2003, estuvo el famoso modelo de Watson y Crick expuesto por unos días en el Jardín Botánico de Valencia, formando parte de una interesante exposición sobre manipulación genética
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ADN, estructuraEL MODELO PROPUESTO POR WATSON Y CRICK TENÍA LOS SIGUIENTES VALORES ESTRUCTURALES.
CONCLUYENDO:
Una doble hélice dextrógira de hebras antiparalelas, y de arrollamiento plectonémico, con un surco mayor y otro menor, con un salto de vuelta de 34 Å y 10 pares de bases por vuelta.
El diámetro de la hélice es de 20 Å.
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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ÁCIDOS NUCLEICOS. ADN, estructura
Posteriormente se han descubierto otras estructuras terciarias del DNA, que también se dan en la naturaleza aunque de forma minoritaria
B- DNA A- DNA Z- DNA
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ÁCIDOS NUCLEICOS. La cromatina
En el núcleo de las células eucariotas el DNA se encuentra unido a una serie de proteínas, y el conjunto DNA + proteínas recibe el
nombre de CROMATINA ¿Por qué se empaqueta de esa forma?:
1.- La elevada densidad de empaquetamiento (Ej. La sp. humana 2 m de DNA en una esfera de 5 micras de diámetro)
2.- Los fosfatos de la cadena, en medio acuoso, tienen cargas negativas y, en tan reducido espacio, se repelen.
2.- Las proteínas de la croma- tina tienen mucha histidina y lisina por lo que son ricas en cargas positivas y así neutra- lizan las negativas del DNA
Cromosoma metafásico
DNA con los nucleosomas
Filamento de 30 nm
Fragmento de cromosoma
Fragmento de DNA
DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS POSITIVAS Y NEGATIVAS DE LOS
AMINOÁCIDOS EN LA CADENA DE LAS HISTONAS
Cromosoma metafásico
DNA con los nucleosomas
Filamento de 30 nm
Fragmento de cromosoma
Fragmento de DNA
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS RNADiferencias con el DNA:• La pentosa es la RIBOSA• Se sustituye la TIMINA por el
URACILO• Generalmente no forma cadenas
dobles
EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS MÁS IMPORTANTES SON:
ARNm (mensajero)
ARNt (de transferencia o transferente)
ARNr (ribosómico).
EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS MÁS IMPORTANTES SON:
ARNm (mensajero)
ARNt (de transferencia o transferente)
ARNr (ribosómico).
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RNA
Transcripción
mRNA
RNA-DNA Híbridos
RNA polimerasa
Hebra molde
Hebra codificadora
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RNA
El RNA de transferencia tRNA es una pequeña cadena de RNA que transporta los aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS: RNA
El RNA ribosómico rRNA es un conjunto de pequeños fragmentos de RNA que unidos a una serie de proteínas forman las dos partículas del ribosoma
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Función de los ácidos nucleicosREPLICACIÓNREPLICACIÓN CAPACIDAD DEL DNA
DE DAR COPIAS DE SI MISMO
En teoría, la replicación podía llevarse a cabo según tres formas o modelos: Semiconservativo Conservativo Dispersivo.
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ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos
REPLICACIÓNREPLICACIÓN
Meselson y Stahl en el año 1957 llevaron a cabo un elegante experimento en el que demostraron que de las tres hipótesis propuestas la semiconservativa era la que se llevaba a cabo en realidad Meselson
Stahl
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ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos, replicación
Algunos componentes de la horquilla de replicación
Topoisomerasa Tipo I
Helicasa
Primasa
Proteinas SSB
Proteinas SSB
Unión de Proteinas SSB
Primer
DNA
pol I
DNA ligasa
Fragmento de Okazaki
Dímero de DNA pol III
Hebra conduct.
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOSDiferencias entre la replicación de Procariotas y Eucariotas
Procariotas Eucariotas
Un solo cromosoma con un solo origen de replicación
Varios cromosomas y en cada uno de ellos varios orígenes de replicación
Fragmentos de Okazaki de 1000 a 2000 nucleótidos
Fragmentos de Okazaki de 150 a 200 nucleótidos
No existen nucleosomas Los nucleosomas suponen un obstáculo para el avance de la replicación. Hay que desensamblarlos y sintetizar nuevos para insertarlos en el DNA nuevo
DNA polimerasas sencillos y bien conocidos
DNA polimerasas complejos y no muy bien conocidos
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TranscripciónConsiste en la copia de un fragmento de DNA a RNA; es un proceso llevado a cabo por un enzima denominado ARN polimerasa, y la formación de la copia complementaria de ARNm (ARN mensajero).
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS MADURACIÓN DEL RNAm
1.- Eliminación de los intrones:
Son fragmentos de DNA que no tienen sentido y hay que eliminar del RNAm
2.- Maduración del DNA
Tras eliminar los intrones, se añade una cola de poli A y una “caperuza” protectora de polifosfato
EXONES E INTRONESDe esta manera, el RNAm ya maduro, abandona el núcleo por los poros nucleares para se traducido
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS TRADUCCIÓNProceso por el que el mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNm de un gen determinado se convierte en la proteína correspondiente. Este fenómeno lo lleva a cabo un ribosoma que recorriendo la hebra de ARNm, con la ayuda del ARNt, interpreta el código genético y se sintetiza la proteína de acuerdo a su secuencia de aminoácidos característica.
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