Descubrimientos Clave en la Historia del ADN: De Griffith a la Duplicación

Experimentos Fundamentales

Frederick Griffith: Observó que las bacterias causantes de la neumonía experimentaban transformaciones. Este fue un paso crucial para entender la naturaleza del material genético.

Andrei Nikolaevitch Belozersky: Aisló ADN en estado puro, separándolo de componentes impuros. Esto permitió un estudio más preciso de su composición.

Archibald Garrod: Propuso en su libro que algunas enfermedades hereditarias se deben al bloqueo de reacciones metabólicas específicas en el cuerpo. Relacionó por primera vez los genes con las enzimas y el metabolismo.

Edwin Chargaff: Encontró que, en un segmento de ADN, las cantidades de adenina (A) y timina (T) eran iguales, y lo mismo ocurría con la guanina (G) y la citosina (C). Esta observación fue clave para el modelo de la doble hélice (regla de Chargaff).

Beadle y Tatum: Retomaron los trabajos de Garrod, pero invirtiendo el enfoque. Decidieron buscar mutaciones primero para observar las consecuencias metabólicas, estableciendo la hipótesis "un gen, una enzima".

Componentes y Estructura de los Ácidos Nucleicos

Ácidos nucleicos: Son macromoléculas orgánicas que llevan la información genética. Son polímeros de nucleótidos.

Bases nitrogenadas: Son moléculas que contienen nitrógeno y forman parte de los nucleótidos. Su estructura presenta una distribución irregular de la nube electrónica debido a la presencia de átomos electronegativos.

Clasificación de las Bases Nitrogenadas

• Pirimidinas: Están formadas por un anillo hexagonal. Incluyen la citosina (C), la timina (T) y el uracilo (U).
• Purinas: Están formadas por un anillo pentagonal y uno hexagonal. Comprenden la guanina (G) y la adenina (A).

Tipos de ADN

Clasificación del ADN según su Repetitividad

• No repetitivo: Comprende a los genes; es información única que codifica proteínas.
• Medianamente repetitivo: Incluye los genes que codifican el ARN ribosómico (ARNr), esencial para la síntesis de proteínas en los ribosomas.
• Altamente repetitivo: Se conoce como ADN espaciador; su función no está completamente dilucidada, pero podría tener roles estructurales.

Niveles de Empaquetamiento del ADN

El ADN se organiza en varios niveles de compactación para caber dentro del núcleo celular:

1. Nucleosomas: La doble hélice de ADN se enrolla alrededor de proteínas llamadas histonas. Un conjunto de ocho histonas (octámero) rodeado por ADN se denomina nucleosoma.
2. Solenoides: Los nucleosomas se enrollan formando una estructura helicoidal más compacta llamada solenoide.
3. Lazos de dominio: Los solenoides se pliegan formando lazos, que se mantienen unidos por proteínas en su base.
4. Cromosomas: Los lazos de dominio se enrollan sobre sí mismos para formar los cromosomas, la estructura más compacta del ADN, visible durante la división celular.

Tipos de ARN

Clasificación del ARN

• ARN mensajero (ARNm): Copia la información de un gen y la lleva desde el núcleo hasta el retículo endoplasmático (o ribosomas libres), donde se sintetizan las proteínas.
• ARN ribosómico (ARNr): Junto con las proteínas ribosomales, forma los ribosomas, la maquinaria celular encargada de la síntesis de proteínas.
• ARN de transferencia (ARNt): Presenta una estructura característica en forma de trébol (debido a la formación de pares de bases palindrómicas) y transporta los aminoácidos hasta el ribosoma durante la traducción.

Duplicación del ADN

Hipótesis de la Duplicación del ADN

Se propusieron tres modelos principales para explicar cómo se replica el ADN:

1. Hipótesis conservativa: Planteaba que cada cadena de ADN original (cadena madre) servía como molde para la síntesis de una cadena completamente nueva.
2. Hipótesis semiconservativa: (Modelo correcto) Las cadenas madre sirven de molde, pero al final, cada molécula de ADN resultante está formada por una cadena madre y una cadena hija.
3. Hipótesis dispersiva: Las cadenas madre se segmentaban, se duplicaban y los segmentos se unían al azar, formando una mezcla de segmentos antiguos y nuevos.

Enzimas que Actúan en la Duplicación del ADN

1. Helicasas y proteínas SSB: Abren la doble hélice y mantienen las cadenas separadas, evitando que se vuelvan a unir.
2. ARN polimerasa (ARN pol): Sintetiza el cebador o "primer", un pequeño fragmento de ARN necesario para que la ADN polimerasa comience la replicación.
3. ADN polimerasa (ADN pol): Sintetiza la nueva cadena complementaria de ADN, añadiendo nucleótidos en la dirección 5' a 3'.
4. Reparasa: Corrige los errores cometidos durante la síntesis del ADN.
5. Ligasa: Une los fragmentos de Okazaki (fragmentos de ADN sintetizados en la cadena rezagada) en la cadena de ADN.

Conceptos Adicionales

a) Economía celular: La información genética no siempre está contenida en un segmento continuo. Una proteína puede estar codificada por varios segmentos de ADN (exones) separados por regiones no codificantes (intrones).

b) Maduración del ARN: El ARN transcrito inicialmente (transcrito primario) debe ser modificado (procesado) para convertirse en un ARN funcional. Este proceso incluye la eliminación de intrones (splicing) y otras modificaciones.

c) Aminoácidos: Son las unidades básicas que componen las proteínas.

d) Proteínas: Existen alrededor de 150 aminoácidos, pero solo 20 de ellos son utilizados en la síntesis de proteínas en los ribosomas.

e) Gen: Unidad de información hereditaria que codifica para una proteína (o, en algunos casos, para un ARN funcional).

f) Nucleósido: Es la unión de una base nitrogenada y un azúcar (ribosa o desoxirribosa).