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Lecciones de biología
Curso: Lecciones de biología > Unidad 17
Lección 2: Descubrimiento del ADN- El ADN como el "principio transformante"
- Hershey y Chase: el ADN es el material genético
- Experimentos clásicos: el ADN como el material genético
- El descubrimiento de la estructura en doble hélice del ADN
- Descubrimiento de la estructura del ADN
- Descubrimiento del ADN
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Descubrimiento de la estructura del ADN
La estructura de doble hélice del ADN y cómo se descubrió. Chargaff, Watson y Crick, Wilkins y Franklin.
Introducción
Hoy en día, la doble hélice del ADN es probablemente la más emblemática de todas las moléculas biológicas. Ha inspirado escaleras, decoraciones, puentes peatonales (como el de Singapur que se muestra a continuación) y más.
Tengo que estar de acuerdo con arquitectos y diseñadores: la doble hélice es una estructura hermosa, una cuya forma se acopla con su función de manera extraordinaria. Pero la doble hélice no siempre fue parte de nuestro léxico cultural. De hecho, hasta la década de 1950, la estructura del ADN seguía siendo un misterio.
En este artículo, exploraremos brevemente cómo se descubrió la estructura de doble hélice del ADN con el trabajo de James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin y otros investigadores. Luego revisaremos las propiedades de la doble hélice en sí.
Los componentes del ADN
Del trabajo del bioquímico Phoebus Levene y otros, los científicos del tiempo de Watson y Crick sabían que el ADN se componía de subunidades llamadas nucleótidosstart superscript, 1, end superscript. Un nucleótido está formado por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C).
Las bases C y T, que solo tienen un anillo, se llaman pirimidinas, mientras que las bases A y G, que tienen dos anillos, se llaman purinas.
Los nucleótidos del ADN forman cadenas unidas por enlaces covalentes, los cuales se forman entre el azúcar desoxirribosa de un nucleótido y el grupo fosfato del siguiente. Este arreglo resulta en una cadena alternante de grupos desoxirribosa y fosfato en el polímero de ADN, estructura conocida como esqueleto azúcar fosfato
Las reglas de Chargaff
Otra pieza clave de información relacionada con la estructura del ADN la proporcionó el bioquímico austriaco Erwin Chargaff. Chargaff analizó el ADN de diferentes especies y determinó su composición de bases A, T, C y G. Este científico hizo varias observaciones claves:
- A, T, C y G no se encontraban en cantidades iguales (como algunos modelos de la época hubieran predicho)
- La cantidad de bases variaba entre especies, pero no entre individuos de la misma especie
- La cantidad de A siempre era igual a la cantidad de T y la cantidad de C siempre era igual a la cantidad de G (A = T y G = C)
Estos descubrimientos, llamados reglas de Chargaff, resultaron cruciales para el modelo de Watson y Crick de la doble hélice del ADN.
Watson, Crick y Rosalind Franklin
A principios de la década de 1950, el biólogo estadounidense James Watson y el físico británico Francis Crick propusieron su famoso modelo de la doble hélice del ADN. Fueron los primeros en cruzar la línea de meta en esta "carrera" científica, en la que otros como Linus Pauling (quien 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 reveladorassquared.
Algunas de sus pistas más importantes sobre la estructura del ADN fueron producto del trabajo de Rosalind Franklin, una química que trabaja en el laboratorio del físico Maurice Wilkins.
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.
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. (Arriba se muestra un ejemplo moderno del patrón de difracción que produce el ADN). 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 ADNcubed.
Watson y Crick reunieron datos de varios investigadores (entre ellos Franklin, Wilkins, Chargaff y otros) para ensamblar su célebre modelo de la estructura 3D del ADN. En 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el Premio Nobel de medicina. Desafortunadamente, para entonces Franklin había muerto y los premios Nobel no se otorgan póstumamente.
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.
En el modelo siguiente, los átomos naranjas y rojos indican los fosfatos del esqueleto de azúcar-fosfato, mientras que los átomos azules en el interior de la hélice pertenecen a las bases nitrogenadas.
Orientación antiparalela
El ADN de doble cadena es una molécula antiparalela, lo que significa que se compone de dos cadenas que corren una junto a la otra pero en direcciones opuestas. En una molécula de ADN de doble cadena, el extremo 5' (el que termina con un grupo fosfato) de una cadena se alinea con el extremo 3' (el que termina con un grupo hidroxilo) de su pareja y viceversa.
La hélice dextrógira
En el modelo de Watson y Crick, las dos cadenas de ADN giran una alrededor de la otra para formar una hélice dextrógira. Todas las hélices tienen direccionalidad, que es una propiedad que describe cómo se orientan los surcos en el espacio.
La torsión de la doble hélice del ADN y la geometría de las bases crea un hueco más amplio (llamado surco mayor) y un hueco más estrecho (llamado surco menor) que corren a lo largo de la molécula, como se muestra en la figura anterior. Estos surcos son importantes sitios de unión para las proteínas que mantienen el ADN y regulan la actividad de los genes.
Apareamiento de bases
En el modelo de Watson y Crick, las dos cadenas de la doble hélice del ADN se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas en cadenas opuestas. Cada par de bases forma un "peldaño" en la escalera de la molécula de ADN.
Los pares de bases no se forman por cualquier combinación de bases. Por el contrario, si hay una A en una cadena, deben estar emparejada con una T en la otra (y viceversa). Del mismo modo, una G en una cadena siempre debe tener una C como compañera en la cadena opuesta. Estas correspondencias entre A-T y G-C se conocen como pares de bases complementarias.
El emparejamiento de bases explica las reglas de Chargaff, es decir, por qué la composición de A siempre es igual a la de T y la composición de C es igual a la de Gstart superscript, 11, end superscript. Donde hay una A en una cadena, debe haber una T en la otra, y lo mismo es cierto para G y C. Puesto que una purina grande (A o G) se empareja siempre con una pirimidina pequeña (T o C), el diámetro de la hélice es uniforme, de aproximadamente 2 nanómetros.
Aunque el modelo original de Watson y Crick propuso que existían dos puentes de hidrógeno entre las bases de cada par, hoy sabemos que G y C forman un puente adicional (tal que los pares de A-T forman dos puentes de hidrógeno en total, mientras que los pares de G-C forman tres)start superscript, 12, end superscript.
El impacto de la doble hélice
La estructura del ADN abrió la puerta para entender muchos aspectos sobre la función del ADN, como la forma en que se copia y la forma en que la célula utiliza la información que contiene para hacer proteínas.
Como veremos en próximos artículos y videos, el modelo de Watson y Crick marcó el comienzo de una nueva era de descubrimientos en la biología molecular. El modelo y los descubrimientos que permitió forman los cimientos de una gran parte de la investigación de vanguardia actual en biología y biomedicina.
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Muchísimas gracias Khan Academy! Este artículo está de lo mejor...!(5 votos)
cuales son los modelos conservativo, semiconservativo y el disperso(3 votos)
Son teorías de la replicación del ADN. El modelo conservativo plantea que dos hebras 'viejas' de ADN dan origen a dos hebras nuevas. El disperso sostiene que ambos pares estarían hechos con "trozos", como un mosaico; cada hebra tendría partes nuevas y partes conservadas. La semiconservativa (más aceptada actualmente) sostiene que luego de la replicación se conserva una hebra vieja y se empareja con una nueva.
Si aún tienes dudas te dejo el link de Khanacademy en el que hablan al respecto
https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication(6 votos)
- *Muchísimas gracias Khan Academy!* Este artículo está de lo mejor...!(2 votos)
Muy buena información, gracias!(2 votos)
que cientificos hoy en dia trabajan en la estructura del ADN(2 votos)
Un monton hoy en dia el adn tiene muchos usos desde la prevencion de enfermedades ederitarias hasta la clonacion(2 votos)
- ¿Cual es la explicación para la existencia de un surco mayor y uno menor en la estructura del ADN?(2 votos)
- cuales son los componentes del ADN(1 voto)
Definitivamente amo esta pagina, me parece muy completa y fácil de entender, muchas gracias por brindarnos tanta información útil para nuestros estudios.(1 voto)