Biología Molecular
1.
Introducción
Fuentes de la variabilidad genética
Ventajas del uso de procariontes
• Facil manejo y mantenimiento en el laboratorio. • Ocupar
poco espacio. • Reproducirse en poco tiempo. • Generaciones
rapidas. • Elevado número de descendientes. •
Variabilidad para caracteres faciles de estudiar.
Estructura bacteriana
El Dogma Central
• La transformación bacteriana proporcionó la primera
prueba de que el ADN es el material genético. • Las
propiedades genéticas pueden ser transferidos de una cepa bacteriana a otra mediante la extracción de ADN de la primera
cepa y agregarlo a la segunda cepa.
Griffith, 1928
Conclusiones
• Puesto que los neumococos RII (avirulentos) nunca mutan a SIII
(virulentos), en el último experimento se demuestra la existencia de una
sustancia presente en los extractos de neumococos SIII muertos por calor que es
capaz de transformar a los neumocos RII vivos en SIII vivos, dicha sustancia
fue denominada por Griffith el Principio Transformante.
• Estudios posteriores pusieron de manifiesto que la
transformación de neumocos RII en SIII se podía realizar en tubo
de ensayo sin necesidad de utilizar ratones en el experimento. • Es
decir, se puede mezclar en el mismo medio de cultivo líquido neumocos
RII vivos con neumococos SIII previamente muertos por calor y obtener
neumococos SIII vivos yvirulentos.
Avery, McCarty & Macleod, 1944
• Teniendo en cuenta que la única fracción
químicamente pura de los neumococos SIII muertos por calor que puede
transformar los neumococos RII en SIII es el ADN, el Principio Transformante
detectado por Griffith
debe ser el ADN. • Por tanto, la molécula responsable de
convertir los neumococos no virulentos en virulentos es el ADN y, por
consiguiente, en él debe residir la información genética.
• La infección por fagos fueron marcados con isótopos
radiactivos diferentes probó que el ADN es el material genético
de los virus. • Cuando el ADN y las proteínas componentes de los
bagteriófagos T, sólo el ADN se transmitió a la progenie
de fagos producidos por la infección de bacterias
Fago T4
Ciclo Lítico del fago T4
Experimento de la batidora
Conclusiones
• Practicamente lo único que entra en las bacterias
después de la infección por el fago T4 es el ADN del fago, por
dicho motivo, cuando se infecta con virus T4 marcados en su ADN el marcaje
aparece en el fondo del tubo donde estan las bacterias y no en la
solución. • Ademas en este caso,
los virus descendientes estan marcados en su ADN, lo que indica que el
único nexo de unión entre dos generaciones de fago T4 es el ADN.
• Sin embargo, cuando se infecta con virus marcados en las
proteínas, se detecta muy poco marcaje en el fondo del tubo, donde estan lasbacterias,
estando la mayoría del
marcaje en la solución, lugar en que se localizan las capsides
proteicas de los virus y no se observan virus descendientes marcados en sus
proteínas. • Por consiguiente, la molécula portadora de la
información en los virus T4 es el ADN y no las proteínas.
El ADN puede usarse para introducir características
genéticas nuevas en células animales o animales completos.
En algunos virus, el material genético es ARN
Fraenkel-Conrat y Singer (1957
Conclusiones
• Infectando solamente con el ARN del virus TMV es posible obtener virus
TMV completos con capside y ARN. • Ccuando se infecta con virus
híbridos los virus descendientes poseen siempre una capside
coincidente con el tipo de ARN empleado para infectar. • Se deduce que la molécula portadora de la
información, la que determina que aparezca la capside del virus TMV es el ARN.
Analisis de la composición de bases del ADN (Chargaff, 1950)
• La fracción molar de los nucleótidos de purina es igual a
la fracción molar de los nucleótidos de pirimidina o sea, A+G =
C+T • La fracción molar de los nucleótidos ceto es igual a
la fracción molar de los nucleótidos amino o sea, G+T = A+C
• En particular, la fracción molar de aminopurina es igual a la de
cetopirimidina o sea, A = T • Y la fracción molar de la cetopurina
es igual a la de la aminopirimidina o sea, G = C.
• Estas fueronlas observaciones clave en la deducción de la
estructura de doble hélice del ADN y en la
determinación de los patrones de apareamiento de bases. • Aquellas
ayudaron a Watson y Crick a elucidar que la Adenina es complementaria a la
Timina y la Guanina es complementaria a la Citosina. • Esto podría
explicarse teniendo dos cadenas o hebras de ADN, apareadas en las bases.
• Estas relaciones NO APLICAN para genomas con ADN de una sola hebra o el
ARN.
• El descubrimiento de los acidos nucleicos se debe a Friedrich
Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las
células una sustancia acida a la que llamó
nucleína, nombre que posteriormente se cambió a acido
nucleico.
Una estructura para el Acido Desoxirribonucleico (Watson & Crick,
1953
El código genético
• Conjunto de normas por las que la información codificada en el
material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en
proteínas (secuencias de aminoacidos) en las células
vivas. • El código define la relación entre secuencias de
tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoacidos. Un
codón se corresponde con un aminoacido específico
Descubrimiento del código genético
• En 1955, Severo Ochoa y Marianne GrunbergManago aislaron la enzima
polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARNm sin necesidad de
modelo a partir de cualquier tipo de nucleótidos que hubiera en el
medio. • Así, apartir de un medio en el
cual tan sólo hubiera UDP (urdín difosfato) se sintetizaba un
ARNm en el cual únicamente se repetía el acido
urídico, el denominado poli-U (.UUUUU.).
• George Gamow postuló que un código de codones de tres
bases debía ser el empleado por las células para codificar la
secuencia aminoacídica, ya que tres es el número entero
mínimo que con cuatro bases nitrogenadas distintas permiten mas
de 20 combinaciones (64 para ser exactos).
• Que los codones constan de tres nucleótidos fue demostrado por
primera vez en el experimento de Crick, Brenner y colaboradores. •
Marshall Nirenberg y Heinrich J. Matthaei en 1961 en los Institutos Nacionales
de Salud descubrieron la primera correspondencia
codón-aminoacido.
• Empleando un sistema libre de células,
tradujeron una secuencia ARN de poli-uracilo (UUU) y descubrieron que el
polipéptido que habían sintetizado sólo contenía
fenilalanina. • De esto se deduce que el codón UUU
específica el aminoacido fenilalanina.
• Continuando con el trabajo anterior, Nirenberg y Philip Leder fueron
capaces de determinar la traducción de 54 codones, utilizando diversas
combinaciones de ARNm, pasadas a través de un filtro que contiene
ribosomas. • Los ARNt se unían a tripletes
específicos.
• Posteriormente, Har Gobind Khorana completó el código, y
poco después, Robert W. Holley determinó la estructura delARN de
transferencia, la molécula adaptadora que facilita la traducción.
El operón
• Un operón se define como una unidad genética funcional
formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una
regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con
los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. •
Este complejo esta formado por genes estructurales que codifican para la
síntesis de proteínas (generalmente enzimas), que participan en
vías metabólicas cuya expresión generalmente esta
regulada por otros 2 factores de control, llamados
• El primer operón descrito fue el operón de la lactosa en
Escherichia coli por F. Jacob, D. Perrin, C. Sanchez y J. Monod,
publicado en la revista 'Comptes rendus hebdomadaires des séances
de l'Académie des sciences' en 1960. • En parte gracias a
estos trabajos sobre regulación génica, Jacob y Monod fueron
galardonados con el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1965 junto
con André Lwoff.
• Factor promotor
– dara lugar a la expresión/represión del resto de
los genes estructurales
• Operador
– permite la activación/desactivación del promotor a modo
de 'interruptor génico' por medio de su interacción con
un compuesto inductor
Composición del un operón típico
Tipos de operón
• Inducible
– Operón lactosa
• Reprimible
– Operón triptofano
• Constitutivo
The End
