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Orientación Universidad
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experimentos genetica, Apuntes de Genética

Asignatura: Genètica, Profesor: Lluís Pascual, Carrera: Biologia, Universidad: UV

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 20/01/2015

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TEMA 14
Ácidos nucleicos y herencia
Cronología del DNA como vehículo de la herencia
Características a cumplir por el material hereditario
El principio transformante de F. Griffith
Estableciendo la naturaleza del principio transformante
El DNA es el material hereditario de bacteriófagos
El RNA es el material hereditario de algunos virus
Interacciones entre el DNA y las proteínas
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TEMA 14

Ácidos nucleicos y herencia

Cronología del DNA como vehículo de la herencia

Características a cumplir por el material hereditario

El principio transformante de F. Griffith

Estableciendo la naturaleza del principio transformante

El DNA es el material hereditario de bacteriófagos

El RNA es el material hereditario de algunos virus

Interacciones entre el DNA y las proteínas

Ácidos nucleicos y herencia

Bibliografía  Benito y Espino (2012). Capítulo 8  Klug et al (2006, 2013). Capítulo 10  Pierce (2009). Capítulo 10  Brooker (2009). Capitulo 9.  Hartwell (2011). Capitulo 6.

Para ampliar conocimientos  O'Connor, C. (2008) Discovery of DNA as the hereditary material using Streptococcus pneumoniae. Nature Education 1(1)  Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1)  O'Connor, C. (2008) Isolating hereditary material: Frederick Griffith, Oswald Avery, Alfred Hershey, and Martha Chase. Nature Education 1(1)

Mapa de conceptos  Material hereditario, ácidos nucleicos, DNA, RNA, proteínas, principio transformante, transmisión, bacteriófago, interacción DNA-proteína, estructura proteica.

Recursos de Internet y animaciones  http://nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/ Juega al juego del DNA  http://www.dnaftb.org/dnaftb/17/concept/index.html DNA from the beginning. A gene is made of DNA

Cronología del DNA como vehículo de la herencia

El inicio del estudio de la naturaleza química del material

hereditario puede situarse en el año 1871 cuando Friedrich

Miescher publicó un método para separar núcleos y citoplasma

celular y describió la existencia, en el núcleo, de un material

ácido, rico en fósforo y con poco azufre, al que llamó nucleina.

Más tarde, en 1910, Levene descubrió que el DNA

estaba compuesto por subunidades de nucleótidos

en proporciones 1:1:1:1 y propuso que el DNA era

una molécula simple, compuesta por la asociación

de 4 nucleótidos distintos ( Teoría del

Tetranucleótido )

Suposiciones y afirmaciones erróneas :

 El DNA, en esencia, era demasiado simple para

contener la información hereditaria.

 Se desvió la atención hacia las proteínas, como

potenciales candidatas.

Características a cumplir por el material hereditario

La aceptación de manera generalizada de que el DNA es el material hereditario

de todos los seres vivos sólo ocurrió cuando se descubrió su estructura. Sin

embargo, antes de conocerse su estructura, los biólogos reconocieron que el

material genético debía tener unas características muy particulares y

específicas:

1. Potencialidad para llevar todos los tipos de información biológica

necesarios (información compleja).

2. Capacidad para expresar la información contenida.

3. Capacidad de transmitir la información contenida de una generación a la

siguiente mediante una replicación fiel.

4. Estabilidad para que los cambios heredables (las mutaciones ), ocurran en

baja frecuencia, pero, a la vez, permitiendo un cierto grado de variación.

Proteínas vs Ácidos Nucleicos

El principio transformante de F. Griffith

El año 1928 Frederick Griffith llevó a cabo una serie de experimentos con la

bacteria Streptococcus pneumoniae que le permitieron postular la existencia de lo

que denominó principio transformante , un agente responsable del cambio de

bacterias de tipo IIR a IIIS, aunque le atribuyó naturaleza proteica.

Conclusión

Alguna sustancia presente en las

bacterias virulentas IIIS muertas por

acción del calor transforma

genéticamente las bacterias no

virulentas tipo IIR en bacterias tipo IIIS

virulentas vivas, con capacidad

infectiva.

Fue la primera evidencia del fenómeno

de la transformación bacteriana.

Estableciendo la naturaleza del principio transformante

Más tarde, en el año

1944 , Avery, McLeod y

McCarty completaron el

trabajo de Griffith, y por

medio de tratamientos

con distintos enzimas

que eliminaban

selectivamente distintos

tipos de moléculas, se

pudo demostrar que el

principio transformante

no era una proteína sino

el DNA.

Conclusión: La transformación no ocurre si el DNA no está presente. Por lo tanto, el DNA debe ser el material hereditario.

El DNA es el material hereditario de bacteriófagos

El experimento de Hersey y Chase, se basó en la posibilidad de marcar diferencialmente los ácidos nucleicos y las proteínas  Proteínas:^35 S  Ácidos nucleicos:^32 P

Procedimiento :

 Se infectan bacterias cultivadas en medio con^35 S ó 32 P

 Los fagos de la progenie se utilizan para infectar E. coli sin marcar.

 Se eliminan cubiertas con una licuadora y se separan las proteínas de las células por centrifugación.

 Se analiza cual es la fracción radioactiva en cada caso.

Conclusión

Sólo el DNA y no las proteínas entran

en la bacteria durante la reproducción

del fago y sólo el DNA se transmite a

los fagos de la progenie.

El RNA es el material hereditario de algunos virus

El año 1956 , A. Gierer y G. Shram demostraron que el RNA es infectivo por él mismo al observar que cuando se inoculan plantas de tabaco con RNA puro del virus TMV (Virus del mosaico del tabaco), se desarrollan las lesiones características de la infección.

El año siguiente, 1957, Fraenkel-Conrat y

Singer , trabajando en el mismo virus TMV,

confirmaron las conclusiones de los

anteriores:

 Separaron RNA de las proteínas de la

cubierta de dos tipos de virus (A y B).

 Mezclaron cruzadamente RNA y proteínas

de la cubierta de los dos tipos de virus.

 Tras la infección, los virus recuperados,

presentaban las proteínas de la cubierta

del tipo de RNA correspondiente.

Conclusión

El RNA era el que dirigía la síntesis de

nuevos virus y por tanto es el material

hereditario del virus TMV.

Interacciones entre el DNA y las proteínas

Descifrar la estructura del DNA fue clave para inferir a nivel molecular:  Cómo se transmite la información genética ( replicación ).  Cómo funcionan los genes ( código genético ).  Interacciones entre el DNA y las proteínas ( regulación de la expresión génica ).

Formas del DNA en función de las características de dirección del enrollamiento de la hélice, la distancia entre los pares de bases y la inclinación de éstos respecto al eje de la hélice.

Interacciones entre el DNA y las proteínas

Al examinar la estructura de las proteínas con capacidad de unión al DNA, varios han sido los motivos básicos descritos hasta el momento, que permiten esta unión : hélice-vuelta- hélice, cremalleras de leucinas, hélice-lazo-hélice , "dedos de zinc“ y receptores de esteroides

Motivo hélice-vuelta-hélice:

 Dos regiones de estructura en hélice α separadas por un corto segmento de la cadena polipeptídica que permite el giro de las cadenas  Se unen al surco principal.  Proteínas reguladoras de bacterias y motivos relacionados en poteínas eucariontes.

Cremalleras de leucinas:

 Regiones polipeptídicas que presentan cuatro o cinco aminoácidos leucina separados entre ellos por siete aminoácidos en una región de estructura de hélice α lo que posibilita que todas las leucinas se sitúen en el mismo lado de la hélice.  Se unen en dos surcos principales adyacentes.  Factores de transcripción eucariontes.

Interacciones entre el DNA y las proteínas

Los receptores de esteroides se definen como grupo por su relación funcional:

cada receptor es activado por su unión a un esteroide particular.

Presentan una organización similar: una región N-terminal poco conservada (<15%) necesaria para la activación de la transcripción; una región central donde se localiza el dominio de unión al DNA con una conservación de la secuencia variable (entre 94 y 42%) y una región C-terminal responsable de la unión a la hormona con una conservación de secuencia entre el 30 y el 57% que refleja la especificidad para las distintas hormonas.

Región N-terminal Región C-terminal

Región central

94

Glucocorticoide

90

76

52

42 45

40

Mineralocorticoide

Progesterona Andrógeno Estrógeno

Vitamina D Ácido retinoico

Ácido retinoico 9-cis