Anímate con el ADN

Fuente: http://www.canalgif.net

Aquí tenéis varias animaciones para ayudaros a entender la estructura del ADN y la relación que tiene la misma con la importantísima función de esta macromolécula:

• Estructura sencilla del ADN en el tema de "La ingeniería genética" del CIDEAD.
• ¿Cómo es el ADN?
• Anatomía del ADN en johnkyrk.com.
• Monta tu ADN (el puzzle del ADN).
• Animaciones moleculares del ADN y la transmisión de su información genética (bastante más complejas y en formato de vídeo Quicktime).

Los ácidos nucleicos son los portadores de la información genética

A lo largo del siglo XX se descubrió la inmensa importancia biológica de los ácidos nucleicos como moléculas portadoras de la información biológica, mediante varias experiencias científicas:

Experimento de Griffith (1928) con ratones y Streptococcus (Diplococcus) pneumoniae (Bacterias causantes de la neumonía o neumococos):

A un ratón se le inoculaban bacterias S (capsuladas y virulentas), entonces el ratón moría y se recuperaban bacterias S vivas.

A otro ratón se le inoculaban bacterias R (sin cápsula y no virulentas), entonces el ratón sobrevivía y no se recuperaban bacterias.

Si a otro ratón se le inoculaban bacterias S muertas por el calor, el ratón también sobrevivía y no se recuperaban bacterias.

A otro ratón se le inoculaban bacterias R y bacterias S muertas por el calor, entonces el ratón moría y se recuperaban bacterias S vivas.

F. Griffith supuso que existía un “principio transformante” que pasaba de las bacterias S muertas a las bacterias R, siendo éstas transformadas en bacterias S que mataban al ratón. Por tanto, dicho "principio" llevaba la información biológica de las bacterias S. 

Su muerte en un bombardeo durante la 2ª guerra mundial, en 1941, le privó de todo reconocimiento de la comunidad científica, ya que hasta bastantes años después no se hizo evidente la importancia de su famoso experimento.

Experiencias de Avery, Mac Leod y Mc Carty (1944) que completaron los trabajos anteriores con bacterias de la neumonía y demostraron que el "principio transformante" es el ADN bacteriano.

Los resultados obtenidos por Avery y sus colaboradores, fruto del trabajo de muchos años, fueron difundidos en las más importantes publicaciones científicas, pero no obtuvieron el inmediato reconocimiento que hubiera sido de esperar. Casi nadie conoce a O.T. Avery y ni siquiera recibió ningún premio importante en reconocimiento a su trabajo: se dice que probablemente éste haya sido el más grande científico entre los que no han recibido el Premio Nobel.

Experiencias de Hershey y Chase (1952) que trabajaron con fagos T2 marcados radiactivamente con P³², que marca el ácido nucleico, y con S³⁵ que marca la proteína. Cuando se infectaba bacterias con fagos marcados con fósforo y azufre radiactivos se obtenían nuevos fagos sólo marcados con fósforo, lo que demostraba que la molécula infectante era el ácido nucleico y no la proteína.

Animación del experimento

Experiencias de Gierer y Scharamm (1956) con el virus del mosaico del tabaco (TMV) que no contiene ADN sino ARN. Cuando se inoculaban hojas de tabaco con el TMV se producía la enfermedad (mosaico). Si se inoculaba sólo con la proteína o cápside del virus no había infección, pero ésta se producía al inocular con el ARN vírico.

Si se utilizaban virus mixtos (ARN del TMV_A y proteína del TMV_B) se producía una infección típica del TMV_A. Y si se usaba ARN del TMV_B y proteína del _TMVA se producía una infección típica del TMV_B 

Por tanto, todas estas experiencias demostraron que los ácidos nucleicos, tanto el ADN como el ARN (este último sólo en ciertos virus), son las moléculas que llevan la información hereditaria (genes) de los individuos, y son capaces de transmitirla a la siguiente generación.

Historia de un descubrimiento fundamental en Biología

Para comenzar el tema de genética molecular nos viene estupendamente hacer un poco de historia sobre el descubrimiento de los ácidos nucleicos y de su importantísima función en los seres vivos. El texto está copiado de nuestra web colaborativa de Ampliación de Biología y geología de 4º de ESO:

Entre 1868 y 1869, el suizo Friedrich Miescher (1844-1895), siendo estudiante postdoctoral en el laboratorio de Frierich Hoppe-Seyler en Tübingen, aisló núcleos a partir de leucocitos del pus de los vendajes usados de hospital. Tras un tratamiento simple, comprobó que estaban formados por una única sustancia química muy homogénea y no proteica que denominó nucleína —el término «ácido nucleico» fue acuñado posteriormente por R. Altman en 1889—. Según sus palabras, la nucleína son «sustancias ricas en fósforo localizadas exclusivamente en el núcleo celular».

Este descubrimiento, que se publicó por primera vez en 1871, al principio no pareció relevante, hasta que Albrecht Kossel hizo las primeras investigaciones de su estructura química. Establece las bases de la estructura del ADN, al estudiar las nucleínas (nucleoproteínas) mostrando que consistían en una porción proteica y otra no proteica (ácidos nucleicos).

Este trabajo dio acceso a Kossel al Premio Nobel en 1910. El trabajo fue continuado por su discípulo, el químico ruso-americano Phoebus Levene (1869-1940), quien comprobó en 1900 que la nucleína se encontraba en todos los tipos de células animales analizadas. Más adelante, en 1909, comprobó las evidencias de Kossel, obteniendo que los ácidos nucleicos estaban compuestos de ácido fosfórico, una pentosa, y las bases nitrogenadas. La pentosa aislada de la nucleína de levadura comprobó que era ribosa. Tuvo que esperar hasta 1929 para identificar que la pentosa aislada del timo de los animales era desoxirribosa. Esta diferencia le hizo proponer que la nucleína de los animales era el nucleato de desoxirribosa (hoy en día llamado ácido desoxirribonucleico o ADN), mientras que los vegetales contenían el nucleato de ribosa (ácido ribonucleico o ARN).

E. Zacharias demuestra en 1881 que la naturaleza química de los cromosomas era nucleína. Entre 1879 y 1882 Walther Flemming (1843-1905) y Robert Feulgen, independientemente, desarrollan nuevas técnicas de tinción (se conoce como tinción de Feulgen) y logran visualizar los cromosomas en división, lo que les permitió describir la manera en que se replican los cromosomas (la mitosis).

En 1889 August Weismann (1834-1914) asocia de manera teórica, casi intuitiva, la herencia y los cromosomas, puesto que hubo que esperar hasta 1902 para que Walter S. Sutton (1877-1916) proponga, gracias a evidencias experimentales, que los genes de Mendel son unidades físicas que realmente se localizan en los cromosomas (la llamada teoría cromosómica de la herencia). Parte del trabajo que permitió a Sutton proponer ese modelo se debió al descubrimiento de la meiosis, junto a Theodor Boveri (1862-1915).

A su vez, Thomas Hunt Morgan (1866-1945) en la Universidad de Columbia (1909), realiza los experimentos con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) que hoy se consideran clásicos sobre los rasgos genéticos ligados al sexo, lo que le valió el Premio Nobel en 1933.

Rosalind Franklin

El posterior y famosísimo descubrimiento de la estructura en doble hélice del ADN (ver animación y vídeo), en 1953,  por James Watson y Francis Crick, gracias a las reglas de Chargaff y, sobre todo, a las imágenes de cristalografía de rayos X obtenidas por M. Wilkins (quien compartió el premio Nobel en 1962 con Watson y Crick) y Rosalind Franklin, daría para una montaña de libros, pero nos podemos conformar con ver el siguiente vídeo y este otro vídeo en V.O.S.

Imagen de rayos X del ADN ("fotografía 51")

Y merece la pena conocer más del trabajo de investigación y de la biografía de Rosalind Franklin (1920-1958) y este vídeo en galego.