III) La informacin celular 3) El gen

3) EL ADN COMO PORTADOR DE LA INFORMACIN GENTICA.

)QU ES LA GENTICA MOLECULAR?

Definiremos la Gentica como la parte de la Biologa que se ocupa del estudio de laherencia biolgica, intentando explicar los mecanismos y circunstancias mediante loscuales se rige la transmisin de los caracteres de generacin en generacin. Lagentica molecular estudia estos procesos desde un punto de vista qumico.

)CUL ES LA NATURALEZA DEL MATERIAL GENTICO

I) LOS EXPERIMENTOS DE GRIFFITH: La bacteria Diplococcus pneumoniae es unpneu-mococo, una bacteria causante de enfermedades. Existen dos cepas, la S(Smooth = lisa), virulenta, y la R (rough = rugosa), no virulenta. Las bacterias S,vivas, producen la muerte en los ratones, pero no la producen si estn muertas. Lassegundas no son capaces de desarrollar la enfermedad. En 1928 Griffith realiz conestas bacterias las siguientes experiencias:

Experiencia 1: Al inyec-tar en ratones (2) bac-terias del tipo S (viru-lentas) (1) se producela muerte de los ani-males por neumona(3). Un cultivo poste-rior (4) detectaba lapresencia de bacteriasS en el animal muerto.

Experiencia 2: Lainyeccin (2) debacterias R novirulentas (1) no tenaefectos sobre losanimales (3). Uncultivo de tejidos delanimal despus de lainyeccin no detectabala presencia de bac-terias de ninguna delas cepas (4).

Experiencia 3: Al inyec-tar bacterias S viru-lentas muertas, portratamiento con calor(2), los ratones nodesarrollaban la enfer-medad (3). Un cultivode tejidos del animalno detectaba bacterias(4).

Experiencia 4: Al inyec-tar a los ratones (2)una mezcla de bacte-rias no virulentas R yS, virulentas, muertaspor calor (1), losratones desarrollan laenfermedad y mueren(3). En los cultivos seobservan bacterias detipo S y R (4).

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II) LOS EXPERIMENTOS DE AVERY ycolaboradores.: En 1944. AVERY, MCLEODy MCCARTY, se propusieron encontrar culera el componente que transmit a elcarcter heredable y llegaron a la conclusinde que era el ADN de las bacterias Smuertas por el calor el que transformaba lasbacterias R en S. Demostraron as que elADN era la molcula que contena lainformacin necesaria para que las bacteriasS fueran virulentas y que, a pesar de estarmuertas, su ADN no estaba destruido ypoda pasar al medio y de aqu a lasbacterias de cepa R, integrndose en elgenoma de stas y transformndolas envirulentas.

CONCEPTO CLSICO Y MOLECULAR DELOS GENES

Para Mendel (1822-1884) los genes eranconsiderados como factores hereditarios quedeterminaban las caracters ticas externas delos seres vivos. En su poca se ignoraba sucomposicin qu mica o su localizacin. Parapoder referirse a ellos fueron denominadosmediante letras. As, en los guisantes, elgen A determina que las semillas sean decolor amarillo y el gen a hace que seanverdes. Pero nadie saba qu era lo quehaca que los guisantes fueran verdes oamarillos ni cmo lo haca. Esto es, no sesaba la naturaleza de los factores heredi-tarios ni cul era su mecanismo de actua-cin.

En 1901 los estudios de GARROD sobre laalcaptonuria permitieron empezar a conocercmo actuaban los genes y las experienciasde GRIFFITH (en 1928) y AVERY (en 1943),que ya hemos estudiado, descubrieron quelos genes estaban localizados en el ADN.

III) LOS ESTUDIOS DE GARROD: Laalcaptonuria es una enfermedad hereditariarecesiva debida a una alteracin en el meta-bolismo celular que determina la aparicindel cido homogent sico. Este cido provocaal oxidarse el ennegrecimiento de la orina y

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Fig. 1 Oswald Avery (1877 1955).

Fig. 2 Imagen de un cromosoma. Al lado,esquema del cromosoma nmero 9 humanomostrando la posicin aproximada del genque determina los grupos sanguneos ABO.

Fig. 3 A. E. Garrod

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un color grisceo en los cartla gos yligamentos, tambin puede llegar a producirartritis.

El cido homogentsico aparece en elmetabolismo del aminocido fenilalanina. Porla accin de diversas enzimas la fenilalaninase transforma en tirosina, otro aminocido,despus, en cido polihidroxifenilpirvico y,finalmente, en cido homogentsico.

Fenilalanina Tirosina cido polihidroxife-nilpirvico cido Homogentsico

En las personas sanas el cido homogent -sico es transformado por la enzima homo-gentsi co-oxidasa en el cido 4-maleil-ace-toactico que, posteriormente, se transfor-mar en acetil-CoA, que ser degradada enel Ciclo de Krebs a CO2 y H2O.

GARROD lleg a la conclusin de que elgen normal (A) produce la enzima necesaria,mientras que el gen (a) recesivo no laproduce. sta era la primera vez que serelacionaba un gen con una enzima y, portanto, con una reaccin.

De aqu surgi la hiptesis: un gen-unaenzima. Ahora bien, debido a que hayenzimas formadas por dos o ms cadenaspolipept dicas, la hiptesis se reformulcomo: un gen-un polipeptido.

HIPTESIS DE LA COLINEALIDAD DE CRICK

Una vez establecido el paralelismo entregenes y enzimas y tras ser propuesto, en1.953, el modelo de doble hlice por Watsony Crick, este ltimo propuso la denominadaHiptesis de colinealidad de CRICK:

" Existe una correspondencia entre la secuencia de nucletidos del gen y lasecuencia de aminocidos de la enzima codificada".

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Fig. 4 cido homogentsico.

Fig. 5 Colinealidad entre un fragmento deADN y un pptido.

Fig. 6 Dogma central de la biologamolecular.

EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGA MOLECULAR

ADN

ARN

Polipptido

Carcter

T A C G T T A C G A A T G C T T A A A T C

3 ADN 5

HMet Gln Cys Leu Arg - Ile-OHpptido