Conceptos Generales 

Un poco de historia• Friedrich Miescher (1844-1895).• En 1869. Estudia la composición química del pus: encuentra una

fracción precipitable por ácido diluído que denomina Nucleína.

• Encuentra un material parecido a la

nucleína en la esperma de salmón,

y lo fracciona en un componente

proteico (protamina) y un componente

que contiene fosforo, de carácter ácido,

que Richard Altmann (1852-1900)

denomina ácido nucleico.

• Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia de dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la levadura, que recibe el nombre de ácido zimonucleico y otro, abundante en el timo, llamado ácido timonucleico.

• Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarse ácido ribonucleico (ARN), mientras que el timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse ácido desoxirribonucleico (ADN)

• 1940. Investigadores pensaban que las proteínas funcionaban como biomoléculas del material genético.

• La abundante variedad y cantidad de proteínas existentes en la célula, y las propuestas sobre la estructura química del ADN.

¿Proteínas como material genético?

vs

Frederick Griffiht (1878-1939)

Experimentos con la bacteria

Diplococcus pneumoniae

Inicio de investigaciones para designar

cual de las dos biomoléculas era el

material genético. 1928.

Las pruebas decisivas a favor del

ADN

• La cepa S producía infección letal en los ratones de su laboratorio y los de la cepa R, no lo hacían.

• Las cepas S muertas por calor son también inofensivas, excepto cuando se las mezcla con cepa R vivas.

• En este último caso, se puede producir una infección fatal y en los ratones infectados se encuentran células vivas con cápsulas características de la cepa S.

• Este experimento permite inferir que algún factor de la cepa S muerta pasa a las cepas R vivas y las transforma en cepas infecciosas letales.

• Griffith no supo cual era ese factor.

Observaciones de Griffith

El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puede ser transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (colonias a la dcha.) por el DNA del neumococo S. Esta transformación se transmite a la descendencia.

Experimento de Avery, McLeod y

McCarthy (1944)

E xperi

mento

En los años 40 (19..), Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN. Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN. Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida por Griffith. El concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína. Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína.

E xperi

mento

• En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN.

• Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN.

• Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida por Griffith.

• Concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína.

• Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína.

Erwin Chargaff (1929-1992).En 1949 observó que todos los ADN tenían tantas moléculas de adenina (A) como de timina (T), y tantas de citosina (C) como de guanina (G).

Experimentos de Hershey y

Chase (1952)

El ADN introducido en la bacteria contiene la información necesaria para generar nuevos virus; es decir, el ADN es el portador de la información

genética.

La determinación estructural del ADN: sus protagonistas.

Crick

Watson

Wilkins

Pauling Franklin

• Crick y Watson• En 1953. Proponen la estructura de doble hélice

del ADN.• Maurice Wilkins: mostró fotos de difracción de

rayos X del ADN. Orientó el interés de Watson hacia la química estructural de los ácidos nucleicos y las proteínas.

• Rosalind Franklin: especialista en técnicas de difracción de rayos X. Publica las dos formas del ADN, la cristalina A y la para cristalina B.

• Linus Carl Pauling: investigación sobre la naturaleza del enlace químico.

La doble hélice

James Watson Y Francis Crick

James Watson (izquierda) y Francis Crick junto a la primera estructura ensamblada de doble hélice en el Laboratorio Cavendish de Cambridge (Reino Unido)

Modelo de Watson y Crick de la estructura del DNA

Surco Menor

Surco Mayor

0.34 nm

2.0 nm2.0 nm

3.6 nm

Estructura general de nucleótidos

O-O-

OO

OO OO

OHOH OHOH

HHHH

HH

CHCH

HH

PP

3'3'

4'4' 1'1'

O-O-

BasePúrica ó

Pirimídica

5'5'

Pentosa

Fosfato

2'2'

Estructura de la Purina y de la Pirimidina

HCHC

NN

HHCC

CC

NNHH

CHCHCC

NN

NN

22

1166

55

4433

77

88

99

HHCC

CHCH

CHCHHCHC

NN

NN

2211

6655

4433

PirimidinaPirimidina PurinaPurina

HCHC

HHCC

CC

NNHH

CHCHCC

NN

NN

22

1166

55

4433

77

88

99

NH2NH2

66

CC

H2NH2N

OO

CC

CC

NNHH

CHCHCC

NN

NN

22

11 55

4433

77

88

99

H2NH2N

AdeninaAdenina GuaninaGuanina

Bases Púricas

Bases Pirimídicas

OO

CC

CC

CHCHCC

NHNH

HNHN

2211

6655

4433

OO

CH3CH3 CC

CHCH

CHCHCC

NN

2211

6655

4433

NH2NH2

OO NHNH

CHCH

CHCH

NHNH

HNHN

2211

6655

4433

CCOO

CC

OO

TiminaTimina CitosinaCitosina UraciloUracilo

El azúcar

Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleótidos, unidos por enlaces covalentes entre la molécula de azúcar de un nucleótido (el carbono 3´ de la ribosa o de la desoxirribosa) y la molécula de fosfato del siguiente nucleótido que a su vez está unido al carbono 5´ de la pentosa.

Estos enlaces son llamados uniones o puentes fosfodiéster, porque el fosfato está unido por una unión éster fosfato al azúcar del nucleótido y por otra unión equivalente al azúcar del nucleótido que lo precede.

25

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O

O

O

O

O

O

Polinucleótido

Enlacefosfodiéster

Enlaceb-glicosídico

27

O N

NN

N

NH2

OHOH

CH2OP-O

O

O-

H

H H

Pentosa Base

NucleósidoFosfato

Nucleótido

Extremo 5’

Extremo 3’

Enlacefosfodiéster

. . . . . .