INGENIERÍA GENÉTICA

Técnicas de Ingeniería genética

Ingeniería Genética

Teniendo en cuenta los problemas que tenéis algun@s para entender los conceptos que tenéis que manejar en este tema, me parece que podría ayudados esta página, tenéis que tener la paciencia de ir abriendo las distintas ventanas que aparecen. La página es muy didáctica y tiene gráficos muy buenos.

Ánimo, ya veréis como no es tan complicado como parece. 

Y por fín: ADN , la molécula.

Con este titulo, no hace falta que tenga que dar más pistas. El ADN es considerada por muchos científicos ya sean químicos, biologos o medicos como una de las más bonitas, no solamente por su estrucutra sino por todo lo que implicó su descubrimiento. Pero todo descubrimiento tiene su pequeña historia detrás, y este no iba a ser menos.

Me remonto al año 1951, por esa época ya se conocía los cromosomas, y que estos estaban compuestos por nucleótidos. Los nucleótidos son estructuras de un azúcar, más conocido como una ribosa y como estamos hablando del ADN más concretamente de la 2-desoxiribosa con un grupo fosfato en su carbono 5′ y una base nitrogenada en el carbono 1′. Estas bases nitrogenadas son la Citosina (C), Timina (T), Adenina (A), Guanina (G). La citosina como la timina son bases pirimidinicas, ya que pertencen a la familia de las pirimidinas, y la adenina y guanina a la familia de las purinas.

Con todo y con esta información se desconocia que papel jugaba el ADN en los procesos celulares, como se compartía la información genética, en definitiva, como funcionaba el sistema. Asi que los científicos pensaron que quid de la cuestión era adivinar su estructura. Asi que en 1951 llega a Londres Rosalind Franklin para trabajar en el King’s college a cargo del sr.Maurice Wilkins. Franklin era toda una eminencia en cristalografía, y una experta en equipos de difracción de rayos X. Esta técnica permite saber la estructura de una molécula en forma de cristal observando simplemente el patrón de difracción de las rayos X cuando estos inciden sobre la muestra.

Ni corta ni perezosa y con ganas de descubrir la estructura puso bajos los rayos X muestras de ADN, luego esos haces difractados impactaban sobre unas placas fotográficas. Después de muchas muestras y cientos de horas, llegó a la  fotografía 51.

Esta fotografía marcará un antes y un después en la historia de los acontecimientos. Esta fotografía la enseñó el jefe de Rosalind, Maurice Wilkins, acordaros, a ni más ni menos  que a James Watson sin permiso de ella. James Watson trabajaba también intentando descifrar la estructura del ADN en la Universidad de Cambridge junto con su colega Francis Crick. Llevaban tambien desde 1951 intentando descubrir el misterio que escondia el ADN pero fue justo el poder ver la fotografía que todo les cuadro en sus mentes y en sus estudios estructurales. Y asi en 1953 explicaron al mundo que el ADN tiene estructura de doble helice y que las dos hebras estan unidas entre si por los puentes de hidrógeno que se forman entre las bases nitrogenadas. Puentes de hidrógeno entre los grupos donadores de hidrógeno como son los (NH) y los grupos aceptores de puentes de hidrógeno como son los (N, C=O), entre las bases púricas y primidínicas. De aqui que la combinación correcta y más estable posible sea los pares (adenina con timina)  A-T, y (citosina con guanina) C-G.

Aparte de la unión entre pares de bases por puentes de hidrógeno, su estructura dejaba los grupos fosfato en el exterior de la cadena tal como se sospechaba, pues al ser grupos hidrofílicos que estubieran rodeados de medio aquoso celular dejando los grupos hidrofóbicos (Bases nitrogenadas) en el interior de la cadena. Y que cuadraban perfectamente con los resultados cristalograficos de la propia Rosalind, que no le quedo más remedio que reconocer que la estructura propuesta por Watson y Crick era completamente correcta. Por todo y por eso Watson y Crick ganaron el premio Nobel de medicina y fisiología en 1962 y sin olvidarnos de Maurice Wilkins que también lo gano junto a ellos.

Y que fue de Rosalind? Pues por desgracia unas notas suyas encontradas y manuscritas con fecha de febrero de 1953 proponía que los grupos fosfatos estaban orientados al exterior y que el ADN tenía una estructura de doble cadena. Lastima que su “jefe” enseñara la foto a quien no debía porque sino hubiera sido ella la descubridora de la estructura del ADN, eso seguro. Y por si faltaba poco, murio en 1958 debido a un cáncer de ovario que muchos atrivuyeron a sus largas horas de exposición a los rayos X en sus investigaciones.

Experimento de Hershey y Chase; La información genética se encuentra en el ADN

Experimento de Hershey y Chase

En 1952 Alfred D. Hershey y Martha Chase realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las proteínas eran el material hereditario. Marcando el ADN y las proteínas con isótopos radioactivos el experimento demostraría cual de ellos entraba en la bacteria. Ese sería el material hereditario ( factor transformador de Griffith). Dado que el ADN contiene fósforo (P) pero no azufre (S), ellos marcaron el ADN con Fósforo-32 radioactivo. Por otra parte, las proteínas no contienen P pero si S, y por lo tanto se marcaron con Azufre-35. Hershey y Chase encontraron que el S-35 queda fuera de la célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el interior, indicando que el ADN era el soporte físico de la herencia.

Imagen modificada de NCBI

Detalles del experimento:

Las figuras de arriba son Modificadas de: University of Arizona's Bio 181 Page.

ADN molécula responsable de la transformación bacteriana.Experimento de Avery, McLeod y McCarty

 EXPERIMENTOS DE TRANSFORMACIÓN BACTERIANA DE AVERY, McLEOD Y McCARTHY (1944). EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE ES EL ADN.

Avery, McLeod y McCarthy mediante analísis químicos, enzimáticos y serológicos y utilizando técnicas de electroforesis, ultracentrifugación y espectroscopía aislaron a partir de los extractos de neumococos SIII (virulentos) muertos por calor cinco fracciones distintas con el mayor grado de pureza posible en la época. Estas cinco fracciones diferentes fueron una correspondiente a Polisacáridos, otra de Lípidos, una de Proteínas, otra de ARN y otra de ADN.

Con cada una de estas fracciones procedentes de SIII muertos por calor intentaron transformar las células RII vivas en SIII. Comprobaron que ninguna de las fracciones era capaz de transformar los neumococos RII en SIII excepto la fracción químicamente pura que contenía ADN (ácido desoxirribonucleico).

Para asegurarse de que solamente la fracción de ADN era capaz de transformar los neumococos RII en SIII, emplearon enzimas de degradan o digieren específicamente el ADN. Cuando trataban la fracción de ADN con estas enzimas y después intentaban transformar las células RII en SIII, no lo conseguían. Si trataban la fracción de ADN con enzimas que degradan específicamente el ARN y después intentaban la transformación, las células RII se transformaban en SIII. Si la fracción de ADN se trataba previamente con proteasas (enzimas que degradan las proteínas) también conseguían transformar los neumococos RII en SIII.

Conclusiones de Avery, McLeod y McCarthy: Teniendo en cuenta que la única fracción químicamente pura de los neumococos SIII muertos por calor que puede transformar los neumococos RII en SIII es el ADN, el Principio Transformante detectado por Griffith debe ser el ADN. Por tanto, la molécula responsable de convertir los neumococos no virulentos en virulentos es el ADN y, por consiguiente, en él debe residir la información genética.

Esquema de los resultados de Avery, McLeod y McCarthy (1944)

Fotografía de Oswald Avery trbajando en su laboratorio

La primera demostración de que el ADN es el material hereditario se debe, por tanto, a Avery, McLeod y McCarthy en 1944, pero la comunidad científica, en ese momento, no estaba preparada para aceptar sus resultados, ya que pensaban que el ADN era una molécula monótona que consistía en la repetición de un tetranucleótido y que no podía ser la molécula que almacenaba la información genética ya que no disponía de la variabilidad suficiente. Sin embargo, las proteínas eran muy variables y si eran consideradas como candidatos a ser el material hereditario.

La transformación en bacterias: para conseguir que una bacteria se transforme es necesario que el ADN exógeno o transformante penetre en su interior, posteriormente, el ADN exógeno o transformante debe integrarse en el ADN bacteriano, luego debe expresarse y, por último, tiene que transmitirse de una bacteria a otra.

El ADN y el experimento de Griffith.

Con este video comenzamos el nuevo trimestre y pasamos a abordar tres temas que se acercan más a  las Ciencias de la Salud.

Espero que os interesen  a tod@s y tengáis muchas ganas de comenzar a trabajar en ellos.

También os adjunto el experimento de Griffith en imágenes.

Experimento de Griffith.