Temas Integrados #1_Material Hereditario

Antropología Biológica III
Temas Integrados
Prof. Adjunto Dr. Claudio Bravi
Tema 6, primera parte:
El material genético.
Estructura y replicación del ADN
Material Hereditario
• Transmisión transgeneracional de información
El material debe ser capaz de ser copiado fielmente al
menos en dos momentos clave: durante la
gametogénesis e inmediatamente después de la
singamia.
• Capacidad de generar “forma”
• Capacidad de mutabilidad
Material Hereditario
En 1920, H.J. Muller (1890–1967) postuló que
fuera cual fuese la composición química del
material hereditario, éste debía tener tres
propiedades fundamentales:
ser portador de la información que permite
dar origen a un determinado fenotipo;
ser capaz de replicarse;
ser capaz de sufrir cambios transmisibles a la
próxima generación.
Friedrich Miescher (Suiza, 1844-1895)
1869-1871 Estudiando la composición
química de los leucocitos descubrió la
existencia de una nueva categoría
de sustancias orgánicas, ligeramente
ácida y rica en fósforo, que denominó
nucleína (hoy ácidos nucléicos).
Posteriormente confirmó la existencia de esa sustancia en otros tipos
celulares humanos (riñon, hígado, testículo, etc.), en levaduras y en
espermatozoides de salmón.
Otros colegas replicaron sus hallazgos en eritrocitos de aves y reptiles
(que poseén núcleo) pero no en hematíes de mamíferos.
La importancia del núcleo en la herencia
1870´s: fusión de núcleos de espermatozoides y óvulos
tras la fertilización.
En determinado momento del ciclo de vida de una célula
es posible observar estructuras filamentosas
(“cromosomas”) de comportamiento singular:
los cromosomas se reparten por igual entre las células hijas;
diferentes tipos celulares de una especie tienen la misma
cantidad de cromosomas;
el número de cromosomas difiere entre especies.
Los cromosomas están formados por ADN y proteínas
ADN es el material genético
Griffith (1928) demostró que un determinado rasgo
podía ser transmitido de una cepa bacteriana a otra.
Colonias rugosas
(inocuas)
Streptococcus pneumoniae
Colonias lisas
(patógenas)
ADN es el material genético
Colonias
lisas
Cultivo de
sangre
Colonias rugosas
Colonias
rugosas
ADN es el material genético
Colonias rugosas
+ lisas muertas
Colonias lisas
muertas
Colonias rugosas
Cultivo
negativo
ADN es el material genético
Colonias rugosas
+ lisas muertas
Colonias lisas
muertas
Colonias rugosas
ADN es el material genético
Griffith (1928)
Un principio transformante puede ser transferido desde
las células lisas muertas a las células rugosas vivas.
Las nuevas características son heredadas por las células
transformadas.
ADN es el material genético
Griffith (1928)
Un principio transformante puede ser transferido desde
las células lisas muertas a las células rugosas vivas.
Las nuevas características son heredadas por las células
transformadas.
Avery, MacLeod & McCarty (1944)
Demostraron que la sustancia capaz de transformar las
células rugosas en lisas es el ADN, descartando
experimentalmente proteínas, hidratos de carbono y
lípidos.
Hershey & Chase (1952)
Confirmaron que al ADN es el material hereditario
experimentando con virus bacterianos.
ADN es el material genético
Avery, MacLeod & McCarty (1944)
Cultivo de
células lisas
Cultivo de
células rugosas
ADN es el material genético
Avery, MacLeod & McCarty (1944)
Colonias de células
rugosas y lisas
Proteasa o
ARNasa
Cultivo de
células lisas
Cultivo de
células rugosas
Extracto de
células lisas
Cultivo de células rugosas
c
ADN es el material genético
Avery, MacLeod & McCarty (1944)
Sólo colonias de células
rugosas
ADNasa
Cultivo de
células lisas
Cultivo de
células rugosas
Extracto de
células lisas
Cultivo de células rugosas
Estructura del ADN
Modelo de la doble hélice de Watson y Crick (1953)
Conocimientos previos:
El ADN está formado por tres tipos de moléculas:
ácido fosfórico, bases nitrogenadas y desoxirribosa
Estructura del ADN
Modelo de la doble hélice de Watson y Crick (1953)
Conocimientos previos:
Regla de Chargaff
A
T
G
C
A+T
G+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
Levadura
31.3
32.9
18.7
17.1
1.79
Erizo de mar
32.8
32.1
17.7
18.4
1.85
Sardina
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 (hígado)
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 hélice de Watson y Crick (1953)
Conocimientos previos:
Regla de Chargaff
[A] = [T]
[G] = [C]
[A] + [G] = [T] + [C]
[Púricas] = [Pirimídicas]
Estructura del ADN
Modelo de la doble hélice de Watson y Crick (1953)
Conocimientos previos:
estudios de difracción de rayos X (cristalografía)
Modelo de la doble hélice
de Watson y Crick (1953)
Doble cadena formada por dos filamentos
antiparalelos (polaridad) y complementarios
esqueleto externo de P + desoxi-Ribosa
bases nitrogenadas en el interior, apareadas
cumpliendo Regla de Chargaff
Modelo de la doble hélice de
Watson y Crick (1953)
Estructura química de los Ácidos Nucléicos
Ácidos Nucléicos = polímeros de nucleótidos
Nucleótido
Ácido fosfórico
BN
P
Bases Nitrogenadas
Púricas: A, G
Pirimídicas: C, T, U
Az
Azúcares de 5 carbonos (pentosas)
ARN: ribosa
ADN: desoxirribosa
Estructura química de los Ácidos Nucléicos
Ácidos Nucléicos = polímeros de nucleótidos
BN
P
Az
Fosfato + Ribosa
Fosfato + desoxi-Ribosa
Nucleótido
Nucleótido
Carbono 5´
Carbono 1´
Carbono 3´
Extremo 5´(P)
Extremo 3´(-OH)
Nt de Bases Púricas
Adenina
Guanina
Nt de Bases Pirimídicas
Citosina
Timina
Replicación del ADN
Watson y Crick
(1953)
Cadena madre
"No ha escapado a
nuestra atención que el
apareamiento específico
de bases que hemos
propuesto en nuestro
modelo sugiere
inmediatamente un
mecanismo de copiado“
Cadenas hijas
Replicación del ADN
Modelo semiconservativo
Cadena original
Toda cadena hija de ADN
está formada por el
apareamiento de un
filamento presente en la
cadena madre (que actúa
como molde) con otro
recién sintetizado.
Cadenas hijas
Horquilla de replicación
Helicasa: interrumpe los puentes H
justo por delante de la horquilla
Proteínas de unión a cadena simple
Impiden la reasociación de las cadenas
Girasa (=Topoisomerasa): corta el
ADN, permite que gire y luego lo reúne
Enzimas de la horquilla de replicación
Primasa: sintetiza un primer o cebador, breve fragmento
de RNA complementario a una porción de ADN que
proveé un extremo 3´-OH a la Polimerasa III
ADN Polimerasa III: utilizando un filamento como molde,
sólo añade nucleótidos complementarios por el extremo
3´-OH de una doble cadena
ADN Polimerasa I: reemplaza los ribonucleótidos del
cebador por desoxirribonucleótidos
Ligasa: cataliza la unión entre extremos 5’ y 3´ de la
cadena retrasada
Extremo 5´
sentido de crecimiento
de la nueva cadena
Extremo 3´
nucleótido tri-fosfato