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TEMA 7. GENTICA MOLECULAR FRIEDRICH MIESCHER Fue un bioqumico suizo (1844-1895). Cuando estudiaba medicina, su maestro, analizaba los restos de pus de los desechos quirrgicos, aislando los ncleos de los glbulos blancos y extrayendo una sustancia cida y cargada de fsforo a la que denomin "nuclena. Se traslad a Basilea a continuar con sus estudios, investigando el esperma de salmones, y descubri la presencia de una serie de sustancias en todos los ncleos estudiados: - Una cida (cido nucleico o "nuclena"). - Una fuertemente bsica, a la que denomin "protamina" y que se identifica con las histonas. FREDERICK GRIFFITH Transformacin es la alteracin gentica de una

clula debido a la introduccin y expresin de material gentico externo. Griffith llega a la conclusin de que debe haber un

principio transformante capaz de transformar las cepas no virulentas en cepas letales, pero no logr identificarlo.

http://www.visionlearning.com/library/modules/mid149/Image/VLObject-3755-080909020939.jpg OSWALD THODORE AVERY Basndose en los experimentos de Griffith, Avery trat de identificar el principio transformante. Demostraron que la lisis de S muertas por calor podan cambiar de R a S. Vieron que el principio transformante no estaba en la cubierta de azcar, protenas , lpidos o ARN, ya que no mataban a los ratones. Slo la muestra que haba estado en contacto con el ADN se transformaba en virulenta y era capaz de matar a los ratones. As demuestran que el ADN es la sustancia hereditaria. http://www.ihep.ac.cn/kejiyuandi/news/10-faxian/avery2.gif BEADLE Y TATUM Realizando experimentos con el hongo Neurospora crassa establecieron la hiptesis un gen-una enzima (1941). Cada reaccin del metabolismo est controlada por una enzima. La produccin de cada enzima depende de un gen concreto. Si el gen se altera, puede modificarse la enzima, y la reaccin qumica no se llevar a cabo.

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CIDOS NUCLEICOS Son biomolculas formadas por C, H, O, N y P. Hay varios tipos, siendo los ms importantes el ADN y el ARN ADN (CIDO DESOXIRRIBONUCLEICO) Sus unidades bsicas son los ncleotidos, formados por una base nitrogenada, una desoxirribosa (azcar de 5 tomos de carbono) y uno o ms grupos fosfato (PO4-). La unin de la base nitrogenada con el azcar recibe el nombre de nuclesido. Bases nitrogenadas:

Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). Las bases nitrogenadas se aparean con sus bases complementarias, es decir, se unen mediante enlaces qumicos llamados puentes de hidrgeno. Las bases complementarias son: Adenina y Timina. Citosina y Guanina.

http://www.maph49.galeon.com/arn/chembase.gif Los ncleotidos se unen mediante enlaces fosfodister, que se forman entre el carbono 5' de un nucletido y el carbono 3' del siguiente.

http://superfund.pharmacy.arizona.edu/toxamb/images/f1-1-1-f.gif

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WATSON Y CRICK Watson y Crick, en 1953, proponen un modelo tridimensional del ADN:

La doble hlice est constituida por dos cadenas complementarias de nucletidos. Las bases nitrogenadas se disponen hacia el interior de la doble hlice. Las pentosas y los grupos fosfato se localizan en el exterior de la doble hlice. El enrollamiento de la doble hlice es dextrgiro y plectonmico, lo que significa

que para separarse deben desenrollarse. Cada pareja de nucletidos se separa de la siguiente por una distancia de 0,34 nm y

cada vuelta de hlice est formada por 10 pares de nucletidos, lo que supone una longitud de 3,4 nm por vuelta de hlice.

Las dos cadenas polinucleotdicas son antiparalelas, es decir, una de ellas presenta enlaces en direccin 5 3 y la otra en direccin 3 5.

Las cadenas son complementarias, de manera que hay una correspondencia entre las bases nitrogenadas: - A se aparea con T mediante dos enlaces de hidrgeno. - G se aparea con C mediante tres enlaces de hidrgeno.

ARN Cada molcula de ARN est formada por una sola cadena de nucletidos. El azcar presente en el ARN es la ribosa. En el ARN se sustituye la Timina presente en el ADN por el Uracilo (U). El Uracilo (U) se va a emparejar con la Adenina (A). DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGA MOLECULAR - La informacin gentica contenida en el ADN se conserva debido a la replicacin, proceso mediante el cual la molcula de ADN hace una copia de s misma, y cada una de las cuales ir a parar a una clula hija al dividirse la madre. - La informacin presente en el ADN se va a transmitir al ARN mensajero (ARNm), mediante la transcripcin. - El mensaje que existe en el ARNm permite la fabricacin de protenas determinadas mediante la traduccin. REPLICACIN DEL ADN Tiene lugar durante la fase S de la interfase. El mecanismo general de duplicacin del ADN fue intuido por Watson y Crick, cuando establecieron la estructura de la doble hlice del ADN y la complementariedad de bases. Propusieron que la doble hlice se abre y las dos cadenas de ncleotidos se separan. A partir de cada una de estas cadenas se forman dos cadenas nuevas complementarias a las que sirven de molde. Para demostrarlo se plantearon tres modelos de replicacin:

1. Modelo conservativo. Una doble hlice conserva las dos cadenas originales y la otra hlice est formada por dos cadenas de nueva sntesis. 2. Modelo dispersivo. Cada una de las cadenas hijas posee fragmentos de la cadena original y fragmentos de cadenas de nueva sntesis. 3. Modelo semiconservativo. Cada doble hlice conserva una hlice de las dos originales y sintetiza una cadena nueva. Fue propuesto por Watson y Crick.

http://3.bp.blogspot.com/_FTmjjIOEN30/TGMfGY4QDtI/AAAAAAAABNM/_fKsUSbsXJM/s400/DNA.three-models.1.jpg

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REPLICACIN SEMICONSERVATIVA Meselson y Stahl, en 1957 demostraron experimentalmente que el modelo correcto era el semiconservativo. En un experimento control comprobaron que el ADN de bacterias cultivadas en N15 durante varias generaciones era ms pesado que el ADN de bacterias cultivadas en un medio normal de N14. Cuando extraan el ADN de la bacterias que llevaban una generacin creciendo en N14 y centrifugaban en CsCl, obtenan una sola banda de densidad intermedia (14-15N)entre la del ADN N14 y el ADN N15. Si extraan el ADN de las bacterias que llevaban dos generaciones creciendo en N14 y centrifugaban en gradiente de CsCl obtenan dos bandas, una correspondiente al ADN N14 y otra de densidad intermedia (N14-15) entre la del ADN N14 y el ADN N15. La absorbancia a 260 nm es directamente proporcional a la cantidad de ADN que contiene una banda, de manera que al medir la absorbancia de las dos bandas obtenidas en la segunda generacin, obtenan que ambas contenan igual cantidad de ADN (1:1). Al extraer y centrifugar en CsCl el ADN de las bacterias que llevaban tres generaciones creciendo en N14, obtenan dos bandas, una correspondiente al ADN N14 y otra de densidad intermedia (N14-15) entre la del ADN N14 y el ADN N15. La cantidad de ADN que contena la banda correspondiente al ADN N14 era tres veces mayor que la encontrada en la banda de densidad intermedia (N14-15), proporcin (3:1). Los resultados obtenidos por Meselson y Stahl se ajustaban a un modelo de replicacin semiconservativo. Para asegurarse, aislaron la banda de ADN de densidad intermedia (N14-15) obtenida a partir de las bacterias que llevaban una generacin en N14, desnaturalizaron el ADN de la banda mediante calor para separar sus dos hlices y, mantenindolas desnaturalizadas, centrifugaron en CsCl. Si la replicacin de E. coli se ajustaba al modelo semiconservativo, una de las hlices debera estar construida con N15 (la vieja) y la otra hlice con N14 (la nueva) y, al centrifugar en gradiente de densidad esperaramos obtener dos bandas una ms densa correspondiente a la hlice construida con N15 y otra menos densa sintetizada con N14. El resultado obtenido por Meselson y Stahl fue precisamente el esperado para una replicacin semiconservativa.

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/semicon1.jpg

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REPLICACIN EN PROCARIONTES 1. FASE DE INICIACIN Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hlice. En el cromosoma bacteriano la replicacin tiene un nico origen, inicindose en una regin del ADN llamada oriC o punto de iniciacin. Es una zona donde las secuencias GATC son muy numerosas. - El punto de iniciacin es reconocido por protenas especficas que se unen a l. Las helicasas rompen los enlaces de hidrgeno que existen entre las bases nitrogenadas y la doble hlice se abre como una cremallera. - Al abrirse la doble hlice se produce un desenrollamiento en esa zona, lo cual crea tensiones en zonas cercanas, pudindose producir un mayor enrollamiento. Las girasas y topoisomerasas evitan estas tensiones rompiendo y soldando de nuevo la hlice de ADN en estos puntos. - Las protenas SSB (Single Strand Binding-DNA) son protenas de unin a la cadena sencilla, las cuales se unen a las hebras molde e impiden que se vuelvan a enrollar, dejando libre la parte de la hebra que lleva las bases y estas quedarn accesibles a otras molculas. En el origen de la replicacin , alrededor del oriC,