A t l Bi l i IIIAntropologa Biolgica IIITemas Integrados

P f Adj t D Cl di B iProf. Adjunto Dr. Claudio Bravi

Tema 1, primera parte: El t i l tiEl material gentico.

Estructura y replicacin del ADN

Material HereditarioMaterial Hereditario

Transmisin transgeneracional de informacinTransmisin transgeneracional de informacin El material debe ser capaz de ser copiado fielmente al menos en dos momentos clave: durante la

t i i di t t d d lgametognesis e inmediatamente despus de la singamia.

Capacidad de generar forma

Capacidad de mutabilidad

Material Hereditario

En 1920 H J Muller (18901967) postul que

Material Hereditario

En 1920, H.J. Muller (1890 1967) postul que fuera cual fuese la composicin qumica del material hereditario, ste deba tener tres propiedades fundamentales:

ser portador de la informacin que permite dar origen a un determinado fenotipo;

ser capaz de replicarse;p p

ser capaz de sufrir cambios transmisibles a la prxima generacin.p g

Friedrich Miescher (Suiza, 1844-1895)

1869-1871 Estudiando la composicin q mica de los le cocitos desc bri laqumica de los leucocitos descubri la existencia de una nueva categora de sustancias orgnicas ligeramentede sustancias orgnicas, ligeramente cida y rica en fsforo, que denomin nuclena (hoy cidos nuclicos)nuclena (hoy cidos nuclicos).

Posteriormente confirm la existencia de esa sustancia en otros tiposPosteriormente confirm la existencia de esa sustancia en otros tipos celulares humanos (rion, hgado, testculo, etc.), en levaduras y en espermatozoides de salmn.

Otros colegas replicaron sus hallazgos en eritrocitos de aves y reptiles (que posen ncleo) pero no en hemates de mamferos.

La importancia del ncleo en la herenciaLa importancia del ncleo en la herencia

1870s: fusin de ncleos de espermatozoides y vulosp ytras la fertilizacin.

En determinado momento del ciclo de vida de una clula En determinado momento del ciclo de vida de una clula es posible observar estructuras filamentosas (cromosomas) de comportamiento singular:

los cromosomas se reparten por igual entre las clulas hijas; diferentes tipos celulares de una especie tienen la mismacantidad de cromosomas; el nmero de cromosomas difiere entre especies.

Los cromosomas estn formados por ADN y protenasp y p

ADN es el material genticoADN es el material genticoGriffith (1928) demostr que un determinado rasgopoda ser transmitido de una cepa bacteriana a otra.

Colonias rugosas Colonias lisasColonias rugosas (inocuas)

Colonias lisas (patgenas)

Streptococcus pneumoniae

ADN es el material genticoADN es el material gentico

Colonias rugosas Colonias Colonias Colonias lisas rugosas

Cultivo de sangre

ADN es el material gentico

Colonias lisas muertas

Colonias rugosas

Cultivo negativo

ADN es el material gentico

Colonias lisas muertas Colonias lisas muertas +colonias rugosas vivas

Colonias rugosas Colonias lisas muertas

Cultivo negativo

ADN es el material genticoADN es el material gentico

Griffith (1928)Griffith (1928)Un principio transformante puede ser transferido desdelas clulas lisas muertas a las clulas rugosas vivas.Las nuevas caractersticas son heredadas por las clulasLas nuevas caractersticas son heredadas por las clulastransformadas.

ADN es el material genticoADN es el material genticoGriffith (1928)U i i i t f t d t f id d dUn principio transformante puede ser transferido desdelas clulas lisas muertas a las clulas rugosas vivas.Las nuevas caractersticas son heredadas por las clulastransformadas.

Avery, MacLeod & McCarty (1944)Demostraron que la sustancia capaz de transformar lasclulas rugosas en lisas es el ADN, descartandoexperimentalmente protenas, hidratos de carbono ye pe e ta e te p ote as, d atos de ca bo o ylpidos.

Hershey & Chase (1952)y ( )Confirmaron que al ADN es el material hereditarioexperimentando con virus bacterianos.

ADN es el material genticoADN es el material genticoAvery, MacLeod & McCarty (1944)

C lti dCultivo de clulas lisas

Cultivo de clulas rugosas

ADN es el material genticoADN es el material genticoAvery, MacLeod & McCarty (1944)

Colonias de clulas rugosas y lisas

C lti d

Proteasa o ARNasa

rugosas y lisas

Cultivo de clulas lisas

Cultivo de clulas rugosas

Extracto de

Cultivo de clulas rugosas

Extracto de clulas lisas

c

ADN es el material genticoADN es el material genticoAvery, MacLeod & McCarty (1944)

Slo colonias de clulas rugosas

ADNasa

C lti dCultivo de clulas lisas

Cultivo de clulas rugosas

Extracto deExtracto de clulas lisas

Cultivo de clulas rugosas

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)

Conocimiento previo #1:

El ADN est formado por tres tipos de molculas:cido fosfrico, bases nitrogenadas y desoxirribosa

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)Conocimiento previo #2: Regla de Chargaff

A T G CA+TG+C

Escherichia coli 26.0 23.9 24.9 25.2 1.00 Diplococcus pneumoniae 29.8 31.6 20.5 18.0 1.59 Mycobacterium tuberculosis 15.1 14.6 34.9 35.4 0.42 y

Levadura 31.3 32.9 18.7 17.1 1.79 Erizo de mar 32.8 32.1 17.7 18.4 1.85 S di 27 8 27 5 22 2 22 6 1 23Sardina 27.8 27.5 22.2 22.6 1.23 Rata 28.6 28.4 21.4 21.5 1.33 Humano (timo) 30.9 29.4 19.9 19.8 1.52 Humano (hgado) 30.3 30.3 19.5 19.9 1.53 Humano (esperma) 30.7 31.2 19.3 18.8 1.62

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)Conocimiento previo #2: Regla de Chargaff

A T G CA+TG+C

Escherichia coli 26.0 23.9 24.9 25.2 1.00 Diplococcus pneumoniae 29.8 31.6 20.5 18.0 1.59 Mycobacterium tuberculosis 15.1 14.6 34.9 35.4 0.42 y

Levadura 31.3 32.9 18.7 17.1 1.79 Erizo de mar 32.8 32.1 17.7 18.4 1.85 S di 27 8 27 5 22 2 22 6 1 23Sardina 27.8 27.5 22.2 22.6 1.23 Rata 28.6 28.4 21.4 21.5 1.33 Humano (timo) 30.9 29.4 19.9 19.8 1.52 Humano (hgado) 30.3 30.3 19.5 19.9 1.53 Humano (esperma) 30.7 31.2 19.3 18.8 1.62

Estructura del ADNModelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)

Estructura del ADN

Conocimiento previo #2:

Regla de Chargaff

[A] + [G] = [T] + [C]

[Pricas] = [Pirimdicas][ ] [ ]

[A] = [T] [G] = [C][A] = [T] [G] = [C]

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)

Estructura del ADN

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)Conocimiento previo #3: estudios de difraccin de rayos X (cristalografa)y ( g )

Modelo de la doble hlice d W t C i k (1953)de Watson y Crick (1953)

Doble cadena formada por dos filamentos Doble cadena formada por dos filamentos antiparalelos (polaridad) y complementarios

esqueleto externo de P + desoxi Ribosa esqueleto externo de P + desoxi-Ribosa

bases nitrogenadas en el interior, apareadas li d R l d Ch ffcumpliendo Regla de Chargaff

Modelo de la doble hlice de Watson y Crick (1953)y ( )

Estructura qumica de los cidos Nuclicos

cidos Nuclicos = polmeros de nucletidos

Estructura qumica de los cidos Nuclicos

cidos Nuclicos polmeros de nucletidos

Nucletido

cido fosfrico Bases Nitrogenadas

Nucletido

P BNPricas: A, GPirimdicas: C, T, U

Az

Azcares de 5 carbonos (pentosas)ARN: ribosaADN: desoxirribosa

Estructura qumica de los cidos NuclicosEstructura qumica de los cidos Nuclicos

cidos Nuclicos = polmeros de nucletidoscidos Nuclicos polmeros de nucletidos

P BN

Az

Fosfato + RibosaFosfato + desoxi-Ribosa

Nucletido

NucletidoCarbono 5

Nucletido

Carbono 1

Carbono 3

Extremo 5(P)

Extremo 3(-OH)

Nt de Bases Pricas Nt de Bases Pirimdicas

CitosinaAdenina

TiminaGuanina

Replicacin del ADNp

Watson y CrickWatson y Crick (1953) Cadena madre

"No ha escapado a nuestra atencin que el

i t fiapareamiento especfico de bases que hemos propuesto en nuestro p pmodelo sugiere inmediatamente un mecanismo de copiadomecanismo de copiado

Cadenas hijas

Replicacin del ADNp

Modelo semiconservativoModelo semiconservativo

Toda cadena hija de ADN t f d l

Cadena original

est formada por el apareamiento de un filamento presente en lafilamento presente en la cadena madre (que acta como molde) con otro recin sintetizado.

Cadenas hijas

Horquilla de replicacin

Helicasa: interrumpe los puentes Hjusto por delante de la horquilla

Protenas de unin a cadena simpleImpiden la reasociacin de las cadenas

Girasa (=Topoisomerasa): corta el ADN, permite que gire y luego lo rene

Enzimas de la horquilla de replicacin

Primasa: sintetiza un primer o cebador, breve fragmento de RNA complementario a una porcin de ADN quede RNA complementario a una porcin de ADN que prove un extremo 3-OH a la Polimerasa III

ADN Polimerasa III: utilizando un filamento como moldeADN Polimerasa III: utilizando un filamento como molde, slo aade nucletidos complementarios por el extremo 3-OH de una doble cadena

ADN Polimerasa I: reemplaza los ribonucletidos del cebador por desoxirribonucletidoscebador por desoxirribonucletidos

Ligasa: cataliza la unin entre extremos 5 y 3 de la d t dcadena retrasada

E 5Extremo 5

sentido de crecimiento de la nueva cadena

Extremo 3

Nucletido de desoxi-adenina,,uno de los monmeros de los cidos nuclicos.

Nucletido de desoxi-adenina,,uno de los monmeros de los cidos nuclicos.

dATP = desoxi-ATP, uno de los insumos para sintetizarlos insumos para sintetizar cidos nuclicos.

nucletido tri-fosfato