HISTORIA DEL ADN: DESDE EL SIGLO XIX HASTA WATSON-CRICK-FRANKLIN

1 – introduccion

2- El ácido desoxirribonucleico

3- desubrimiento : 

  • Mendel
  •  Johann Friedrich Miescher 1869 
  • P.A. Levene 1919
  • Frederick Griffith 1928
  • Avery, 1944 Hershey e Chase 1952
  • James Watson , Francis CrickEllos y Rosalind franklin 1953 

4- Estructura del ADN 

5- Aplicaciones del ADN

6- CONCLUSIONI

1- Introducción

Para empezar el ADN es una de las células, sino la célula más importante de nuestro cuerpo ya que es la que nos da nuestra individualidad y rasgos faciales pre definidos por el número de cromosomas y el modo en el que están acomodados.Este descubrimiento es uno de los logros más importantes de la ciencia en la historia de la humanidad.La molécula de ADN fue descubierta por Friedrich Miescher en 1869, quien la encontró al inspeccionar el esperma de salmón y el pus de heridas abiertas.Ya que la encontró solamente en los núcleos lo llamó Nucleína.Después recibió el nombre de ácido nucleído y por último se le denomino Ácido Desoxirribonucleico (ADN).

2- El ácido desoxirribonucleico

El  ácido desoxirribonucleico, o como también llamado ADN, es un ácido nucleído que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos, además de ser el responsable la transmisión hereditaria. El trabajo de la molécula de ADN es elalmacenamiento a largo plazo de información hereditaria. En esta molécula se concentran todo lo necesario para el desarrollo de cada uno de nosotros y demás organismos vivos.Esta podría ser la más importante de nuestras moléculas ya que como lo hemos mencionado anteriormente contiene nuestra información hereditaria que se utilizara a lo largo de nuestra vida.

2- DESCUBRIMIENTO

  • Gregor Johann Mendel (1822–1884)

Antes del descubrimiento de la molécula de ADN, Gregor Mendel sentó las bases de las leyes de la herencia genética. Efectuó cruzas entre chicharos con diferentes características (color de la flor, textura de la semilla, etc) y en sus resultados pudo postular las siguentes leyes (Fraser, 2001).

Leyes de Mendel:

1.Cuando se cruzan dos variedades puras de una misma especie, los descendientes son todos iguales. 

2.Al cruzar entre sí los híbridos de la segunda generación, los descendientes se dividen en cuatro partes, de las cuales tres heredan el llamado carácter dominante y una el recesivo. 

3.En el caso de que las dos variedades de partida difieran entre sí en dos o más caracteres, cada uno de ellos se transmite con independencia de los demás (Fraser, 2001).

El trabajo de Gregor Mendel no fue reconocido cuando lo publicó y no fue sino hasta el año 1900 con los trabajos de Carl Correns, Hugo de Vries y Erich von Tschermak, que se le dio el crédito que merecía su labor y descubrimiento. Los avances científicos posteriores pusieron de manifiesto que las leyes de la herencia de Mendel constituyen una simplificación de procesos que a menudo son mucho más complejos. Sin embargo, estas leyes sirven todavía como base fundamental para la genética moderna. 

Posterior a las leyes propuestas por Mendel se dieron los primeros experimentos para descubrir la molécula del ADN.

  • Johann Friedrich Miescher (1844-1895) 1869

Friedrich Miescher aisló el ADN por primera vez, durante el invierno de 1869, mientras trabajaba en la Universidad de Tubinga.

El 26 de febrero de 1869, en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, en el castillo de Tuebingen. Miescher realizaba experimentos acerca de la composición química del pus de vendas quirúrgicas desechadas cuando notó un precipitado de una sustancia desconocida que caracterizó químicamente más tarde. Lo llamó nucleína, debido a que lo había extraído a partir de núcleos celulares.

Después de tratar las células con soluciones salinas, alcohol, soluciones ácidas y soluciones alcalinas, vio que las células tratadas con una solución salina daban un precipitado gelatinoso cuando se acidificaba la solución. Miescher supuso que el precipitado podría estar asociado con el núcleo celular. Para ensayar esta posibilidad se dedicó a aislar núcleos. Cuando trató los núcleos aislados con una solución alcalina y luego la acidifico, observó un precipitado. El análisis de este precipitado mostró que se trataba de un material complejo que contenía entre otras cosas, nitrógeno y fósforo. Las proporciones eran diferentes a cualquier otro material biológico estudiado por lo que concluyó que había aislado un componente biológico no descrito previamente, asociado casi exclusivamente con el núcleo.

En 1874, Miescher, que se había trasladado a Basilea, comenzó sus investigaciones con el esperma de los salmones, y descubrió la presencia de una serie de sustancias, una ácida (ácido nucléico o “nucleína”) y una fuertemente básica, a la que denominó “protamina” y que se identifica con las histonas.

Se necesitaron casi 70 años de investigación para poder identificar los componentes y la estructura de los ácidos nucleicos.

  • P.A. Levene (1869-1940)

Phoebus Levene fue un científico de origen ruso, aunque después adquirió la nacionalidad estadounidense. Estudió medicina en San Petersburgo, y emigró a los EEUU a causa del creciente anti-semitismo que comenzaba a imperar en su país natal. 

Trabajó con varios químicos de renombre en esa época entre los que podemos destacar a Kossel o Emil Fischer, ambos ganadores de premios Nobel. De hecho Kossel descubrió que el timo de los animales contenía guanina, citosina, adenina y timina. En esa época se conocía también que la levadura contenía otro tipo de compuesto que sustituía a la timina, y que era conocido como uracilo.

También se sabía de la presencia de fosfatos y carbohidratos en esos compuestos, pero no fue hasta que Levene se puso a trabajar en este problema que el azúcar fue identificado como una ribosa, al menos en el caso de la levadura. Eso fue en 1909, y tras 20 años más descubrió que en el DNA había una forma diferente de la ribosa a la que le faltaba uno de los oxígenos, por lo que la denominó como desoxirribosa. Así fue como Levene pudo completar una parte del puzle al determinar los componentes básicos del material genético, a los que llamó nucleótidos. Además, en 1919 pudo identificar el orden correcto de unión de estos componentes: fosfato-azúcar-base (nitrogenada). Determinó, además, que los fosfatos eran el esqueleto de la molécula de DNA. Levene sugirió que el ADN generaba una estructura con forma de solenoide (muelle) con unidades de nucleótidos unidos a través de los grupos fosfato. En 1930 Levene y su maestro Albrecht Kossel probaron que la nucleína de Miescher es un ácido desoxirribonucleico (ADN) formado por cuatro bases nitrogenadas (citosina (C), timina (T), adenina (A) y guanina (G)), el azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato, y que, en su estructura básica, el nucleótido está compuesto por un azúcar unido a la base y al fosfato.

 No terminó de hilvanar bien sus teorías y determinó que el DNA estaba compuesto por los cuatro nucleótidos unidos en una especie de plano, y repetidos durante toda la molécula con ese esqueleto de fosfatos. Al ser una estructura tan repetitiva y simple, dedujo que la información de los individuos no podía estar ahí y se centró en el estudio de las proteínas, mucho más complejas y con más probabilidad de tener dicha información.

https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material
  • Frederick Griffith: la transformación bacteriana

En 1928, el bacteriólogo británico Frederick Griffith llevó a cabo una serie de experimentos con ratones y bacterias Streptococcus pneumoniae. Griffith no intentaba identificar el material genético, sino en realidad trataba de desarrollar una vacuna contra la neumonía. En sus experimentos, Griffith utilizó dos cepas de bacterias relacionadas, conocidas como R y S.

Cepa R. las bacterias R tenían bordes bien definidos y un aspecto rugoso (de ahí la abreviatura «R»). no eran virulentas; es decir, al inyectarse en un ratón no causaban enfermedad.

Cepa S. Las bacterias S forman colonias redondas y lisas (la abreviatura «S» es por la palabra «smooth» en inglés). La apariencia lisa se debía a una envoltura de polisacárido, protegía a las bacterias S del sistema inmunitario del ratón, por lo que resultaban virulentas). Los ratones a los que se les inyectaban bacterias S vivas desarrollaban neumonía y morían.

Como parte de sus experimentos, Griffith inyectó bacterias S muertas por calor en ratones (es decir, bacterias S que se calentaron a altas temperaturas, lo que causó la muerte de las células). Como era de esperarse, las bacterias S muertas por calor no enfermaron a los ratones.

Sin embargo, los experimentos tomaron un giro inesperado cuando inocuas bacterias R se combinaron con las inofensivas bacterias S muertas por calor y se inyectaron en un ratón. El ratón no solo desarrolló pnenumonia y murió, sino que cuando Griffith tomó una muestra de sangre del ratón muerto, ¡encontró que contenía bacterias S vivas!

Diagrama que ilustra el experimento de Frederick Griffith con bacterias S y R

Cuando estos dos tipos de célula se inyectan en una mezcla en un ratón, el ratón contrae neumonía y muere.

Griffith concluyó que las bacterias de la cepa R debían haber tomado lo que él llamó «principio transformante» de las bacterias S muertas por calor, que les permitió «transformarse» en bacterias con cobertura lisa y volverse virulentas.

http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/come-si-dimostra-che-i-geni-sono-fatti-di-dna/document-46#
  • Avery, 1944 Hershey e Chase 1952

En 1944,los experimentos realizados por Avery han demostrado que la sustancia responsable de la transformación genética en los experimentos de Griffith corresponde al ADN de los neumococos virulentos de la cepa S.

 Sometieron las muestras que contenían el factor de transformación del neumococo a varios tratamientos para destruir diferentes tipos de moléculas (proteínas, ácidos nucleicos, hidratos de carbono y lípidos) y comprobaron si estas muestras tratadas habían conservado la capacidad de transformación. El resultado fue siempre el mismo: si se destruía el ADN de la muestra, se perdía la actividad de transformación, pero esto no sucedía cuando se destruían las proteínas, los carbohidratos o los lípidos.

Como etapa final, Avery aisló ADN prácticamente puro de una muestra que contenía el factor de transformación del neumococo y demostró que provocaba la transformación bacteriana. Hoy sabemos que durante la transformación se produce la transferencia del gen enzimático que cataliza la síntesis de la cápsula polisacárida del neumococo.

  • Hershey y Chase en 1952 confirmaron este resultado.Ellos utilizaron un bacteriófago T2 y las líneas de bacterias que era capaz de atacar. Primero marcaron las proteínas de la envoltura con el isotopo radiactivo (35)S y luego el ADN con (32)P. Observaron que las proteínas se perdían, permaneciendo mayormente adheridas a las paredes bacterianas, mientras que los ácidos nucleicos se transferían a las generaciones posteriores de fagos.

Con base en esto y otros experimentos similares, Hershey y Chase concluyeron que el ADN, y no la proteína, se inyectaba en las células del hospedero y constituía el material genético de los fagos.

https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material
  • James Watson , Francis CrickEllos y Rosalind franklin 1953 

A principios de la década de 1950, el biólogo James Watson y el físico Francis Crick propusieron su famoso modelo de la doble hélice del ADN. Descubrió la estructura secundaria de las proteínas también trataban de encontrar el modelo correcto.

En lugar de realizar nuevos experimentos en el laboratorio, Watson y Crick principalmente recolectaron y analizaron fragmentos de información existente y los juntaron de formas novedosas y reveladoras.

Algunas de sus pistas más importantes sobre la estructura del ADN fueron producto del trabajo de Rosalind Franklin, una química . Franklin era experta en una poderosa técnica para la determinación de la estructura de moléculas, conocida como cristalografía de rayos X. Cuando la forma cristalizada de una molécula, como el ADN, se expone a rayos X, los átomos en el cristal desvían algunos de los rayos y forman un patrón de difracción que da pistas sobre la estructura de la molécula.

Imagen de difracción de rayos X del ADN. El patrón de difracción tiene una forma de X representativa de la estructura helicoidal de doble cadena del ADN.

La cristalografía de Franklin dio a Watson y Crick importantes pistas sobre la estructura del ADN. Algunas de estas provenían de la famosa «imagen 51,» una imagen de difracción de rayos X del ADN sorprendente y extraordinariamente clara que produjeron Franklin y su estudiante de posgrado. El patrón de difracción en forma de X de la imagen de Franklin inmediatamente le sugirió a Watson una estructura helicoidal de dos cadenas para el ADN .

El modelo del ADN de Watson y Crick

La estructura del ADN, representada según el modelo de Watson y Crick, es una hélice dextrógira de doble cadena antiparalela. El esqueleto de azúcar-fosfato de las cadenas de ADN constituye la parte exterior de la hélice, mientras que las bases nitrogenadas se encuentran en el interior y forma pares unidos por puentes de hidrógeno que mantienen juntas a las cadenas del ADN.

4- Estructura del ADN 

Cada ADN está construido por dos cadenas formadas por un gran número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estos forman cadenas similares a una escalera retorcida a la que se le llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres compuestos: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de los 4 compuestos nitrogenados a los que se la llama bases: adenina (A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).

La siguiente imagen ilustra la estructura:

El mecanismo es el siguiente, si en el renglón superior hay una A en el inferior pone una T y si hay una C en el de abajo pone una G, lo que se escribe en la parte superior determina lo que se escribirá en la parte inferior.

Cada una de esas letras, forman pares, cada una con su complementaria, esto es, la A con la T y la C solo con la G solamente y se dice que el ADN esta ensamblado con esos dos renglones que son complementarios.

  • Aplicaciones del ADN

Las aplicaciones de la ingeniería genética se aplican con facilidad a tratamientos médicos que son la solución de determinadas enfermedades genéticas.

Algunas de sus aplicaciones en la medicina:
1.- Fabricación de proteínas o péptidos de interés sanitario.
2.- Fabricación de sustancias hormonales en la leche de vaca.
3.- Sustancias paliativas del dolor.
4.- Solución a problemas cardiacos.
5.- Tratamientos contra el cáncer.
6.- Tratamientos contra el SIDA.
7.- Fabricación de vacunas transgénicas.
8.- Fabricación de antibióticos.

Además del uso que se le da en la medicina se utiliza también para otro tipo de cosas como:
1.- La prueba de ADN para verificar la paternidad de un niño.
2.- En la paleontología se utiliza para relacionar los fósiles con la especie de origen.
3.- Para controlar y modificar los genes de semillas cuyo propósito es mejorar su eficiencia.

El uso del ADN es muy variante todo depende de que es lo que se pretende hacer con él y es muy útil ya que se puede alterar los genes.
Puede ser muy útil a la hora de querer aumentar las capacidades de alguna planta para que aumente su producción.

6- Conclusiones

Como hemos visto el descubrimiento del ADN y su estructura fue un proceso muy largo que, indirectamente, comenzó hace más de dos mil años. Por supuesto, aún no ha terminado, después de 1953 fueron muchos los descubrimientos que se refieren a la llamada “molécula de la vida“: basta pensar en los fenómenos de transcripción y duplicación y en todas las moléculas y características que las afectan. A día de hoy, incluso se están llevando a cabo estudios para conocer todo el genoma de organismos que podrían ser interesantes, como el Proyecto del Genoma Humano, o fenómenos como la epigenética, que también nos hacen diferentes” de lo escrito en el ADN. Así que es un proceso largo que ve su término aún lejos.

Referencias

  • http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/aldiamor/files/2014/04/El-descubrimiento-del-ADN.pdf
  • https://ahombrosdegigantescienciaytecnologia.wordpress.com/2015/08/26/el-descubridor-y-la-primera-persona-en-aislar-el-adn-miescher-2/
  • https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material
  • http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/come-si-dimostra-che-i-geni-sono-fatti-di-dna/document-46#
  • https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

uno × dos =