Experimento de Griffith y de Avery Experimento de Griffith
Experimento de Avery
El equipo de trabajo de Avery recreó el experimento de Griffith, llegando a los mismos resultados experimentales, pero además tomaron una muestra de la cepa S muerta por calor, a la cual sometieron a los siguientes ensayos:
En un tubo de ensayo, agregaron al precipitado de la cepa S muerta por calor, una enzima que digería carbohidratos y el resultante lo mezclaron con cepa R viva, ocurriendo transformación bacteriana de R en S.
Luego, al precipitado de cepa S muerta por calor y sin carbohidratos, agregaron una enzima que digería proteínas, y el resultante lo mezclaron con cepa R viva, ocurriendo transformación bacteriana de R en S.
Luego, al precipitado de cepa S muerta por calor, sin carbohidratos ni proteínas, agregaron una enzima que digería ARN y alcohol, obteniendo ADN puro de la cepa S, el cual mezclaron con cepa R viva, luego de lo cual observaron transformación bacteriana.
Así, Avery concluyó que el agente transformante de las bacterias era el ADN, no otro y que esta molécula contenía la información necesaria que hacía letal a la cepa R, así como lo era la cepa S. Gracias a estos 2 ensayos experimentales se consolidó la idea de que el ADN era el material genético.
1. El ADN contiene el mensaje genético 1.1 El ADN es el material genético
Oswald Avery, Coun Macleod y Maclyn McCarty repitieron el experimento que realizó en 1928 Rederick Griffith y concluyeron que el ADN era el material genético.
- Estructura de los genes Un gen es la unidad elemental de la herencia, la región física y funcional del cromosoma portadora de la información genética de una generación a la siguiente y responsable de conferir rasgos al organismo, y como la entidad capaz de sufrir recombinación. El gen tiene dos tipos de secuencias diferentes: una estructural y otra reguladora de la expresión y, dentro de la secuencia o región estructural, se hallan regiones codificantes, llamadas exones, y regiones no codificantes, denominadas intrones.
- La estructura génica de los procariotas Suelen tener un solo cromosoma cicular y la información codificadora suele ser continua; es decir, toda la información genética contenida en un gen de traduce en formación de una proteína. - La estructura génica de los eucariotas La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo y muchos de los genes contienen información codificadora (exones) interrumpida periódicamente por secuencias no codificadoras (intrones).
1.2 El flujo de la información genética
El dogma central de la biología describe cómo se produce el flujo de la información genética que se encuentra en el ADN.
La transmisión de información genética tiene como principio rector las reglas de apareamiento de bases (Watson-Crick), y es lo que posibilita una transmisión de "ida y vuelta" de la información entre ADN a ARN. De ARN a proteínas, no obstante, la vía de transmisión es unívoca.
La replicación es el modo de perpetuar la información genética, y asegurar una copia fiel de la información en cada una de las células producidas por división. En lo referente a la transmisión de la información dentro de la célula, los pasos fundamentales son dos.
El primer paso, la transcripción, consiste en la copia exacta de una de las hebras de ADN a ARN; la secuencia de ARN será exactamente igual a la del ADN copiado, excepto por la presencia de uracilo (U) en vez de timina (T). El segundo paso, la traducción, implica la síntesis de proteínas haciendo uso del código genético, que identifica aminoácidos específicos a partir de un conjunto de tres bases.
Los tres procesos mencionados son procesos de polimerización, que pueden dividirse en tres etapas: Iniciación, elongación y terminación, definidas en cada caso por eventos concretos.
Entre la transcripción y la traducción, hay en ciertos casos un procesamiento de los transcriptos a fin de obtener ARN mensajero (ARNm) maduro. Los productos de la traducción también son procesados. En cada caso hay en juego elementos de señalización en la molécula que porta la información (ADN, ARN o proteína) para dar lugar a un copiado o procesamiento correcto.
2. La replicación del ADN La replicación del ADN es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetizan dos moléculas hija con la misma secuencia que el ADN original.
2.1 Hipótesis sobre la replicación del ADN
2.2 La replicación en procariotas
- Proteínas que intervienen en la replicación
· ADN-polimerasa. Son los encargados de catalizar la formación de los enlaces fosfodiéster en sentido 5' > 3'. En E.coli solo hay tres enzimas conocidos que puedan polimerizar nucleótidos en una cadena de ADN en crecimiento. La ADN-polimerasa I se utiliza en el relleno de pequeños segmentos de ADN durante los procesos de reparación y replicación. Por el momento, el papel exacto del enzima ADN-polimerasa II no está completamente claro, aunque se sabe que puede servir como polimerasa de reparación alternativa, si la ADN-polimerasa I resulta dañado por una mutación. El enzima ADN-polimerasa III es el principal enzima polimerasa activo durante la replicación del ADN.
· Helicasas. Son los enzimas que rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias y, por tanto, son los encargados de abrir la doble hélice,
· Topoisomerasas. Son enzimas cuya función es desenrollar la doble hélice de ADN. El mejor conocido es el enzima ADN-girasa.
· Primasa. Es un enzima que cataliza la formación de un fragmento de ARN, llamado cebador, que iniciará replicación.
· Proteínas SSB. Son proteínas que unen las cadenas de ADN una vez separadas y evitan que se enrollen de nuevo.
· ADN-ligasa. Es un enzima que une dos fragmentos de una misma cadena.
2.3 La replicación en eucariotas
1. Los cromosomas de los eucariotas contienen molécula de ADN muy largas. Para abreviar el proceso de la replicación, se inicia en varios puntos de la cadena llamados replicones.
2. Hay cinco tipos de ADN-polimerasas que se reparten las tareas de elongación y corrección de errores.
3. En los cromosomas de los organismos eucariotas, el ADN se encuentra asociado a histonas, proteínas básicas que no tienen los procariotas y que se duplican durante la replicación.
4. El proceso de replicación del ADN se va completando normalmente hasta llegar al extremo del cromosoma, el telómero. Cuando se elimina el último ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta, ya que la ADN-polimerasa no puede rellenar el hueco, al ser incapaz de sintetizar en dirección 3'>5'. Este hecho hace que el telómero se vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide, fenómeno que se asocia a los procesos de envejecimiento y muerte celular.
3. La transcripción
Es el proceso por el cuál se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen (ADN) a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias al ARN. Se lleva a cabo en el núcleo y para que se produzca debe cumplir unos requisitos:
- Una cadena de ADN que actúe como molde. - Los enzimas. El proceso de la transcripción está controlado por los enzimas ARN-polimerasas. En el caso de las procariotas solo hay un enzima ARN-polimerasa y en el de las eucariotas hay tres. - Los ribonucleótidos trifosfato de A,G,C y U. La cadena de ARN es complementaria a la de ADN que le sirve como molde. En ella no aparece la base timina, se sustituye por uracilo.
3.1 La transcripción en procariotas
- La iniciación El enzima ARN-polimerasa tiene que reconocer una región del ADN, llamada centro promotor, a la que se asocia. El enzima ARN-polimerasa cambia su configuración y desarrolla una vuelta de hélice del ADN; esto crea una burbuja de transcripción que permite que la secuencia de bases del ADN quede expuesta y se puedan incorporar los ribonucleótidos que se van a unir. Esta burbuja se forma en el inicio y, posteriormente, durante la elongación, se desplaza a lo largo del ADN, junto con la ARN-polimerasa. En los organismos procariotas hay dos centros promotores. Las secuencias de bases que se encuentran con más frecuencias en los centros promotores son TTGACA y TATAAT.
- La elongación
- La terminación
La transcripción continua hasta que el enzima ARN-polimerasa encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN. El ARN se separa. El ARN forma una horquilla que por alguna razón hace que se separe del ADN molde y se interrumpa la síntesis del ARN.
- La maduración del ARNm
En los organismos procariotas hay transcritos primarios (moléculas de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción) para los ARN de transferencia y ribosómicos, pero el ARNm carece de precursor, lo que permite su empleo inmediato para la traducción.
3.2 La transcripción en eucariotas
- La iniciación
El centro promotor más frecuente es el denominado compartimiento TATA. Para reconocer este compartimento, se requiere la unión al ADN de proteínas llamadas factores de inicio de transcripción (TF). Estos factores son necesarios para que se junte el enzima ARN-polimerasa y empiece la transcripción.
- La elongación
La mayoría de genes son discontinuos. Las interrupciones se denominan intrones y no codifican proteínas. Por lo contrario, las zonas que codifican proteínas son exones. Además, una vez que se han unido los primeros treinta nucleótidos, en el extremo 5' del ARN sintetizado se une una "caperuza" de metilguanosina trifosfato. Está servirá como señal de inicio en el proceso de la traducción.
- La terminación
La señal de corte es la secuencia TTATTT, que se transcribe como AAUAAA. Cuando se produce la separación del ARN, un enzima une el extremo final 3' una secuencia de 200 nucleótidos de adenina llamada poli-A.
- La maduración
Tiene lugar en el núcleo, solo cuando se ha completado este proceso, las moléculas de ARN maduro pueden ser transportadoras al citoplasma. Los intrones se transcriben pero no se traducen y los exones se conservan en el ARN maduro. Los intrones se eliminan durante la maduración en un proceso llamado corte y empalme (splicing) y se juntan los exones para formar una secuencia continua que especifica un polipéptido funcional.
4. El código genético
Es la relación de correspondencia entre las bases nitrogenadas del ARNm y los aminoácidos que codifican.
4.1 Característica del código genético
- La universalidad. El código es universal, debido a que la correspondencia entre codones y aminoácidos es la misma, independientemente del organismo estudiado. Actualmente se han encontrado excepciones así que lo correcto es decir que es casi universal.
- La degeneración. Se entiende por degeneración el hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un codón; a los codones que codifican el mismo aminoácido se los llama codones sinónimos.
- Código no solapado. La lectura del código se hace de tres en tres bases.
Otras características: - El codón de inicio. El codón AUG es el único que codifica metionina. Además actúa como codón de inicio en la mayoría de los casos. - El codón con sentido. Solo 61 codones dirigen la incorporación de aminoácidos a las proteínas. - Los codones de terminación o <<stop>> o codones sin sentido (no codifican aminoácidos). Son los codones UGA, UAG y UUA, que participan en la terminación.
5. La traducción La traducción consiste en transformar la información contenida en la secuencia de bases del ARNm en una secuencia de aminoácidos de una proteína. Interviene una molécula intermedia llamada ARNt cuya función es solucionar dos problemas: - El triplete del ARNm tiene que descodificarse para que se produzca la correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos que establece el código genético. - El tamaño molecular de un triplete de nucleótidos es mucho mayor que el de un aminoácido.
5.1 La fase previa a la traducción
Es la fase de activación de los aminoácidos en forma de aminocil-ARNt. La activación de un aminoácido es su fijación al triplete CCA del ARNt, exige la presencia de una molécula de ATP y de un enzima, aminoacil-ARNt-sintetasa. En la reacción se libera un grupo pirofosfato (PPi).
5.2 Las fases de la traducción
- Fase de iniciación
- La elongación de la cadena polipeptídica. Consiste en la adición de aminoácidos al extremo carboxilo de la cadena.
- La terminación de la síntesis de proteínas
Aquí tienes un video para entender mejor la traducción
6. La regulación de la expresión génica.
6.1 La regulación en procariotas.
Un operón es un conjunto de genes que codifican proteínas diferentes en procesos bioquímicos muy relacionados. La regulación de los genes puede ser inducible (la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio este presente una molécula determinada llamada inductor que la activa) o represibles (los genes se expresan salvo que una proteína represora, el represor, inhiba la transcripción).
· Elementos que componen el modelo del operón - Los genes estructurales. Codifican la síntesis de las proteínas enzimáticas. - El gen regulador (R). Codifican la síntesis de una proteína represora y es el agente que controla materialmente la expresión. - El promotor (P). Es la zona donde se une el enzima ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción.
- El operador (O). Es una secuencia de ADN reconocimiento por el represor que bloquea al operador e impide el avance de la ARN-polimerasa, con lo que la transcripción se interrumpe y se produce una represión génica. - El inductor. Sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes.
·El operón lactosa - Si en el medio no hay lactosa (sin inductor). El operón está regulado por un gen regulador que codifica una proteína represora con dos lugares de unión. Uno bloquea el operado, y los genes no se transcriben. - Si en el medio hay lactosa (con inductor). La lactosa actúa como inductor y se une al segundo lugar de unión de la proteína represora, provocando un cambio en su conformación que no bloquea el operador, lo que permite la transcripción de los genes.
Se da mediante la transcripción. Diferencias entre la regulación de las procariotas y eucariotas: - La activación de la transcripción en eucariotas está asociada con múltiples cambios en la estructura de la cromatina de la región que va a transcribir. - Aunque existan elementos tanto de regulación positiva como negativa, predomina la regulación positiva. - En eucariotas, hay una separación física entre la transcripción, que se produce en el núcleo, y la traducción, que se lleve a cabo en el citoplasma.
