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El camino hacia el ADN: Descubrimiento del material genético
- 2. ° , Historia: Científicos El camino que se tuvo que recorrer para comprender que el DNA es el material genético T.H. Morgan (1908) Frederick Griffith (1928) Avery, McCarty y MacLeod (19) Hershey y Chase (1952) Watson y Crick (1953) Meselson y Stahl (1958)
- 3. ° , Genes están en cromosomas T.H. Morgan trabajando con Drosophila (mosca de la fruta) genes están en cromosomas ¿Pero es en la proteína o en el DNA de los cromosomas donde están los genes? Antes de 190 se pensaba que las proteínas eran el material genético… ¿Por qué? 1908 | 1933 ¿Qué impresionante esto de las proteínas?!
- 4. ° , El “factor de transformación” 1928 Frederick Griffith Streptococcus; Bacteria de la neumonía Estaba trabajando para descubrir la cura de la neumonía Bacterias no-virulentas vivas mezcladas con infecciosas muertas por calor: la bacteria causa la enfermedad en ratas La sustancia pasa desde la bacteria muerta a la bacteria viva = “factor de transformación”
- 5. ° , El “factor de transformación” ¿transformación? “Algo” de la bacteria muerta por calor transmitiría las propiedades causantes de la enfermedad Cepa de bacteria patógena viva Cepa de bacteria Viva no patógena rata muere rata vive Bacteria patógena Muerta por calor Mezcla de patógena muerta por calor y bacteria viva no patógena rata vive rata muere A. B. C. D.
- 6. ° , El DNA es el “factor de transformación” Avery, McCarty y MacLeod Realizaron un experimento no con ratas sino que sólo con las bacterias que trabajó Griffith Streptococcus pneumoniae Deseaban dilucidar qué era el “factor de transformación”: ¿DNA o proteína? http://www.dnaftb.org/dnaftb/17/concept/index.html 19 ¿Qué hicieron estos 3 científicos?
- 7. ° , Experimento de Avery et al.
- 8. ° , Avery, McCarty y MacLeod Oswald Avery Maclyn McCarty Colin MacLeod 19
- 9. ° , Experimento para Confirmación Hershey y Chase Experimento clásico:“licuadora” Trabajaron con bacteriófagos virus que infectan bacterias Cultivaron fagos en 2 s, marcados con radiactividad 35 S en sus proteínas 32 P en su DNA infectaron bacterias con fagos radiactivos 1952 | 1969 Hershey ¿Por qué usaron S vs. P?
- 10. ° , Cubierta de proteína marcada con 35 S DNA marcado con 32 P bacteriófagos infectan A Células bacteriana T2 bacteriófagos son marcados con Isotopos radiactivos S vs. P Células bacteriana son agitatadas Para remover la cubierta proteica viral Radiactividad del 35 S detectada en el radiactividad del 32 P Detectada en bacterias ¿Cuál marcador radiactivo se encontró dentro de la célula? ¿Cuál molécula porta la información genética viral? Hershey y Chase
- 11. ° , Experimento de Hersey y Chase y una animación en español http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_hershey_chase.swf
- 12. ° , Conclusión Fago radiactivo y bacteria en licuadora Fago 35 S Proteínas radiactivas permanecen en sobrenadante Por lo tanto la proteína NO entró a la bacteria Fago 32 P DNA radiactivo permaneció en el pellet Por lo tanto el DNA Sí entró a la bacteria Confirmó que el DNA es el “factor de transformación” ¡Tan-Tan!
- 13. ° , Hershey y Chase Alfred HersheyMartha Chase 1952 | 1969 Hershey
- 14. ° , Chargaff 197 ¡Qué interesante! ¿Qué notas?
- 15. ° , Estructura del DNA Watson y Crick Desarrollaron el modelo de doble hélice del DNA Otros científicos que trabajaron en el tema Rosalind Franklin Maurice Wilkins Linus Pauling 1953 | 1962 Franklin Wilkins Pauling
- 16. ° , Watson y Crick 1953: artículo en Nature CrickWatson
- 17. ° , Rosalind Franklin (1920-1958)
- 18. ° , Copiando el DNA Replicación del DNA El pareo de bases permite que cada hebra sirva de molde para la nueva hebra
- 19. ° , modelos de replicación del DNA Modelos alternativos De modo que ¿cómo es copiado? conservativo semiconservativo ¿Se puede diseñar un experimento ingenioso para probar? dispersivo
- 20. ° , Replicación Semi-conservativa (animación) http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/meselson.html Meselson y Stahl Marcaron nucleótidos “padres” en hebras DNA con Nitrógeno pesado = 15 N Marcaron nuevos nucleótidos con Isótopo = 14 N “El experimento más hermoso en biología molecular” 1958 Hagan predicciones… replicaciónpadre
- 21. ° , Replicación Semi-conservativq Predicciones… Hebras15 N replicadas en 14 N 1era ronda de replicación? 2do ronda? 1958 ¿Qué significan las bandas?
- 22. ° , Franklin Stahl Matthew Meselson Matthew Meselson Franklin Stahl Meselson y Stahl
- 23. ° , proteínaRNA El “Dogma central” DNA transcripción traducción replicación Flujo de la información genética en una célula
- 24. ° , 2011 Ciencia …. Tb. los Científicos se divierten ¿Alguna pregunta??
Notes de l'éditeur
- Fred Griffith, English microbiologist, dies en the Blitz en London en 191
- Los neumococos son bacterias que cuando no tienen cápsula, crecen en el laboratorio, formando colonias con superficie rugosa; si tienen esa envoltura su apariencia se torna lisa. La diferencia pudiera parecer menudencia estética, pero no. Según datos emanados del laboratorio de Avery, precisamente la cápsula es causante de la virulencia.
- Griffith concluyo que había algún «principio» que transformo las cepas rugosas (R) en lisas (S) con una cubierta de azúcares. Cuando Avery leyó los resultados de Griffith se intereso en identificar este «principio transformador», Avery y su equipo comenzaron a experimentar usando un tubo de ensayo en vez de un ratón. Usaron detergente para descomponer las células lisas muertas por calor creando una lisis a partir de ellas. Entonces usaron esta lisis para los ensayos de transformación. Los tubos funcionaron bien y mostraron que la lisis de S muerta por calor podían cambiar (R) Rugosa a (S) Lisa. El principio transformador estaba en algún lugar de la lisis. Probaron cada uno de los componentes de la lisis para la actividad transformadora. Primero incubaron la lisis de cepa lisa muerta por calor con una enzima, SIII, que consume completamente la cubierta de azúcar. La lisis de cepa lisa sin cubierta seguía siendo útil para transformar. Esto les dijo que las cepas R no creaban una nueva capa a partir de las partes de la cubierta de cepa lisa. Luego incubaron la lisis de cepa lisa sin cubierta con proteínas que digieren enzimas – tripsina y quimotripsina - luego probaron la habilidad de esta lisis para transformar. Esta lisis sin proteínas seguía trasformando, así que el principio trasformador no es proteína. Cuando querían probar y purificar la lisis, precipitaron los ácidos nucleicos – ADN y ARN - con alcohol. Fueron los primeros en aislar los ácidos nucleicos de un neumococo. Cuando vieron que el «principio» transformador no estaba en la cubierta de azúcar, ni en la proteína sospecharon que tal vez estaría en uno de los ácidos nucleicos. Disolvieron la mezcla con alcohol en agua, primero destruyeron el ARN con la enzima RNasa, probaron la capacidad trasformadora de esta solución, la solución todavía tenia capacidad para transformar, de tal manera que el ARN no podía ser el «principio» transformador. Cuando habían dejado virtualmente ADN puro, como una prueba final, incubaron la solución con la enzima digestora de ADN, Dnasa. Probaron la capacidad trasformadora de esta solución, esta solución fue incapaz de transformar. Avery y sus colegas concluyeron que el ADN era el principio transformador y publicaron sus resultados en 19.
- Maclyn McCarty (June 9, 1911 – January 2, 2005) was an American geneticist. Oswald Avery (October 21, 1877–2 February 1955) was a Canadian-born American physician and medical researcher. Colin Munro MacLeod (January 28, 1909 — February 11, 1972) was a Canadian-American geneticist.
- Conclusiones de Hershey y Chase: Prácticamente lo único que entra en las bacterias después de la infección por el fago T es el ADN del fago, por dicho motivo, cuando se infecta con virus T marcados en su ADN el marcaje aparece en el fondo del tubo donde están las bacterias y no en la solución. Además en este caso, los virus descendientes están marcados en su ADN, lo que indica que el único nexo de unión entre dos generaciones de fago T 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 están las bacterias, estando la mayoría del marcaje en la solución, lugar en que se localizan las cápsides 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 T es el ADN y no las proteínas. A pesar de que el experimento de Hershey y Chase (1952) no fue tan limpio como el de Avery. McLeod y McCarthy (19), ya que existía un 20% de marcaje de proteínas que aparecía en el fondo del tubo cuando se infecta con fagos T marcados con S35, la comunidad científica si admitió en en este momento que el material hereditario era el ADN y no las proteínas. Este pequeño porcentaje de marcaje debido a proteínas que aparece en el fondo del tubo, se debe a que cuando los fagos de la serie T infectan a E. coli, como parte natural del proceso de infección, además de inyectar su ADN en el interior de la bacteria entran proteínas virales. Para evitar este problema en los experimentos, se puede mediante tratamiento con detergentes destruir la pared bacteriana (conseguir un protoplasto) y seguidamente añadir solamente ADN del virus T sin cápside al . En estas condiciones el ADN de T sin cápside puede penetrar en el interior de la bacteria y realizar un ciclo lítico completo, apareciendo fagos descendientes completos con sus cáisdes y su ADN empaquetado en el interior, lo que significa que en el ADN reside la información para producir todas las proteínas del virus. Conclusión: EL ADN es el material hereditario (la molécula portadora de la información) en el fago T. Alfred Hersey recibió el Premio Nobel por sus trabajos con fagos en 1969 junto con Max Delbrück y Salvador Luria.
- Martha Cowles Chase (1927 – August 8, 2003) was a young laboratory assistant en the early 1950s when she and Alfred Hershey conducted one of the most famous experiments en 20th century biology. Devised by American bacteriófago expert Alfred Hershey at Cold Spring Harbor Laboratory nueva York, the famous experiment demonstrated the genetic properties of DNA over proteínas. By marking bacteriófagos con radiactivo isotopes, Hershey and Chase were able to trace proteína and DNA to determine which es the molécula of heredity. Hershey and Chase announced their results en a 1952 paper. The experiment inspired American researcher James D. Watson, who along con England's Francis Crick figured out the Estructura of DNA at the Cavendish Laboratory of the University of Cambridge the following year. Hershey shared the 1969 Nobel Prize en Physiology or Medicine con Salvador Luria and Max Delbrück. Chase, however, did not reap such rewards for her role. A graduate of The College of Wooster en Ohio (she had grown up en Shaker Heights, Ohio), she continued trabajando as a laboratory assistant, first at the Oak Ridge National Laboratory en Tennessee and then at the University of Rochester before moving to Los Angeles en the late 1950s. There she married biologist Richard Epstein and earned her Ph.D. en 196 from the University of Southern California. A series of personal setbacks through the 1960s ended her career en science. She spent decades suffering from a form of dementia that robbed her of short-term memory. She died on August 8, 2003.
- Watson y Crick’s modelo was inspired by 3 recent discoveries: Chargaff’s regla Pauling’s alpha helical Estructura of a proteína X-ray crystallography data from Franklin y Wilkins
- A chemist by training, Franklin had made original and essential contributions to the understanding of the Estructura of graphite and other carbon compounds even before her appointment to King's College. Unfortunately, her reputation did not precede her. James Watson's unflattering portrayal of Franklin en his account of the discovery of DNA's Estructura, entitled "The doble hélice," depicts Franklin as an underling of Maurice Wilkins, when en fact Wilkins and Franklin were peers en the Randall laboratory. And it was Franklin alone whom Randall had given the task of elucidating DNA's Estructura. The technique con which Rosalind Franklin set out to do this es called X-ray crystallography. con this technique, the locations of atoms en any crystal can be precisely mapped by looking at the image of the crystal under an X-ray beam. By the early 1950s, científicos were just learning how to use this technique to study biological molecules. Rosalind Franklin applied her chemist's expertise to the unwieldy DNA molécula. After complicated analysis, she discovered (and was the first to state) that the sugar-phosphate backbone of DNA lies on the outside of the molécula. She also elucidated the basic helical Estructura of the molécula. After Randall presented Franklin's data and her unpublished conclusions at a routine seminar, her work was provided - without Randall's knowledge - to her competitors at Cambridge University, Watson and Crick. The científicos used her data and that of other científicos to build their ultimately correct and detailed description of DNA's Estructura en 1953. Franklin was not bitter, but pleased, and set out to publish a corroborating report of the Watson-Crick modelo. Her career was eventually cut short by illness. It es a tremendous shame that Franklin did not receive due credit for her essential role en this discovery, either during her lifetime or after her untimely death at age 37 due to cancer.
- Desarrollo del experimento Se realizó un cultivo de E. coli durante varias generaciones en un con 15N. Al extraer ADN de estas células y centrifugarlo en un gradiente de cloruro de cesio, las moléculas de ADN se situaban en el punto donde su densidad igualaba la del . El ADN de estas células tenía una mayor densidad que el de otras cultivadas con 1N. Posteriormente, las células de E. coli que sólo contenían 15N en su ADN se colocaron en un con 1N y se les permitió que se replicaran una sola vez. Se extrajo el ADN de estas células y se comparó con el preparado con 1N y con el preparado con 15N, encontrando que su densidad era prácticamente el pro. Dado que una replicación conservadora hubiera producido iguales cantidades de ADN de mayor y menor densidad (pero sin producir ADN de una densidad intermedia), se descartó que la replicación siguiera el mecanismo conservador. Sin embargo, este resultado era consistente tanto con una replicación semiconservadora como con una de tipo dispersante. Una replicación semiconservadora hubiera dado por resultado una doble hélice de ADN donde un filamento tiene 15N mientras que el otro filamento tiene 1N, mientras que una replicación dispersante hubiera dado por resultado una doble hélice de ADN con ambos filamentos conteniendo mezclas de 15N y 1N; en ambos casos la densidad del ADN tendría un valor pro entre las densidades de los ADN de 15N y 1N. Se extrajo ADN de células que habían crecido por varias generaciones en un con 15N, y a las que se les había permitido que realizaran dos replicaciones en un con 1N. Al analizar estas células se encontró que contenían cantidades iguales de ADN con dos densidades distintas, una igual a la obtenida tras una sola replicación en un con 1N, mientras que la otra correspondía al ADN producido exclusivamente con 1N. Este resultado era claramente inconsistente con una replicación dispersante, que hubiera dado como producto ADN con una densidad única e inferior a la de una sola generación, pero mayor que la de 1N, ya que el ADN original con 15N se habría repartido de forma uniforme entre todos los filamentos de ADN. Este resultado era consistente con una replicación semiconservadora, en cuanto a que la mitad del ADN de segunda generación tiene un filamento original con15N y otro con 1N, lo que da como resultado un ADN con una densidad intermedia, mientras que la otra mitad del ADN contiene en su totalidad 1N --un filamento sintetizado en la primera división y otro en la segunda división.