ADN: 2 evidencias en apoyo del ADN como material genético

Las diversas evidencias directas e indirectas en apoyo de que el ADN es material genético son las siguientes:

Evidencias indirectas:

1. Cada célula contiene un núcleo que controla su morfología, fisiología y herencia.

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2. Como lo descubrió Friedrich Miescher (1869) y sus subsiguientes trabajadores, el núcleo posee ácido nucleico desoxirribosa. El ADN, por lo tanto, se produce en todas las células.

3. El ADN es capaz de replicarse. Las copias de ADN son similares al ADN original.

4. El ADN se replica antes de la división celular y se distribuye equitativamente en las células hijas.

5. El ADN es capaz de controlar la estructura celular y las funciones celulares a través de la transcripción y la traducción.

6. Las partes del ADN se pueden reprimir o deprimir de acuerdo con los requisitos metabólicos.

7. El ADN puede mostrar variaciones infinitas debido a cambios en su tipo de nucleótido, secuencia y longitud.

8. El ADN tiene un sistema de reparación.

9. La activación diferencial de los segmentos de ADN o los genes da como resultado la diferenciación celular, la formación de tejidos, la formación de órganos y la producción de diversos componentes de un cuerpo multicelular.

10. Cuenta con un reloj incorporado para su desarrollo.

11. La cantidad de ADN es normalmente la misma en todas las células de un organismo. Sin embargo, cambia una vez durante el ciclo celular y el ciclo de vida. El nivel de ADN se duplica durante la interfase (fase S) cuando los cromosomas se replican para formar sus copias de carbono. Disminuye a la mitad en la meiosis cuando el número de cromosomas también se reduce a la mitad.

12. Las longitudes de onda de los rayos de alta energía (p. Ej., Ultravioleta) que son absorbidas por el ADN son también aquellas longitudes de onda que dan lugar al número máximo de mutaciones o variaciones hereditarias repentinas pero permanentes.

13. Un cambio en la estructura química o lineal del ADN a través de la reorganización, adición o eliminación de nucleótidos da lugar a mutaciones que se transmiten a las células hijas y se manifiestan a través del cambio en el metabolismo de las células.

Evidencias directas:

(a) Transformación (Experimento de Griffith):

Es el cambio en la constitución genética de un organismo al recoger los genes presentes en los restos de sus parientes muertos. La transformación fue estudiada por primera vez por un médico británico, SE Griffith, en 1928. Estaba estudiando la patogenicidad de diferentes cepas de la bacteria neumonía por estreptococo, también conocida como neumonía por Diplococo o Neumococo. La bacteria tiene dos cepas: virulenta y no virulenta.

La cepa virulenta causa neumonía. Sus bacterias se conocen como tipo S porque, cuando se cultivan en un medio adecuado, forman colonias lisas. Estos diplococos están cubiertos por una vaina de mucílago (polisacárido) que los rodea. La vaina no solo es la causa de la toxigenicidad, sino que también protege a las bacterias de los fagocitos del huésped. El tipo de bacteria no virulenta no produce la enfermedad. Forman colonias irregulares o rugosas. Estos diplococos carecen de vaina de mucílago.

Las bacterias no virulentas son, por lo tanto, llamadas ásperas o de tipo R. Griffith probó la virulencia de las dos cepas de neumococo inyectando las bacterias vivas tipo R II y vivas tipo S IH por separado en ratones. Encontró que las bacterias de tipo R no producían ninguna enfermedad, mientras que las bacterias de tipo S causaban neumonía y luego la muerte en los ratones (Tabla 6.1).

Sin embargo, el calor mató (a 82 ° C-90 ° C) las bacterias de tipo S no produjeron ningún síntoma de la enfermedad. Finalmente, Griffith inyectó una combinación de bacterias de tipo S vivas con calor y de tipo S en ratones. Ninguna de estas bacterias es dañina cuando está presente sola. Cuando se inyectó con la mezcla de los dos, algunos ratones sobrevivieron, mientras que otros desarrollaron la enfermedad de la neumonía y murieron (Fig. 6.1).

La autopsia de los ratones muertos mostró que poseían ambos tipos de bacterias (tipo S virulenta y tipo R no virulenta) en estado vivo, aunque a los ratones se les había inyectado bacterias virulentas muertas y bacterias no virulentas vivas.

La aparición de bacterias virulentas vivas de tipo S solo es posible por su formación a partir de bacterias no virulentas de tipo R que adquieren el rasgo de virulencia de bacterias muertas. El fenómeno se llama efecto de Griffith o transformación. Griffith propuso que el 'principio transformador' es una sustancia química liberada por bacterias muertas por el calor. Cambió las bacterias R en S-bacterias. Fue un cambio genético permanente ya que las nuevas bacterias de tipo S formaron solo la progenie de tipo S

Sin embargo, el trabajo de Griffith no pudo demostrar (a) si los ratones eran esenciales para la transformación al proporcionar algún producto químico importante, (b) el carácter de la virulencia podría pertenecer a cualquier componente del polisacárido de bacterias de tipo S del mucílago, proteína o ADN .

Pronto se descubrió que los ratones no eran necesarios para la transformación, ya que el medio de cultivo que contenía bacterias muertas de tipo S podía inducir el carácter de virulencia en las bacterias no virulentas.

Tabla 6.1. Resumen de los experimentos de Griffith

Caracterización bioquímica del principio transformador:

En 1944, Avery, MacLeod y McCarty purificaron los bioquímicos del calor destruyendo las bacterias de tipo S en tres componentes: ADN, carbohidratos y proteínas. La fracción de ADN se dividió en dos partes: una con desoxirribonucleasa o ADNasa y la otra sin ella. Los cuatro componentes se agregaron luego a tubos de cultivo separados que contenían bacterias de tipo R (Fig. 6.2). Los tubos de cultivo se dejaron sin tocar durante algún tiempo. Luego se analizaron para determinar la población bacteriana.

Sólo el ADN de tipo S puede cambiar el tipo R de bacterias a tipo S. Por lo tanto, el carácter o gen de la virulencia se encuentra en el ADN. Los genes de otros personajes se ubicarían de manera similar en este químico. Así demostraron que el producto químico que se heredará es el ADN y que forma la base química o molecular de la herencia. Este experimento también confirmó que el ADN se puede extraer de una célula y pasar a otra célula. Sin embargo, todos los biólogos no estaban convencidos con el enfoque experimental de Avery et al.

(b) Multiplicación de bacteriófagos (transducción):

Los bacteriófagos son virus bacterianos. T ₂ es un bacteriófago que infecta a Escherichia coli, la bacteria presente como comensal en el intestino humano. Escherichia coli también puede cultivarse sobre un medio de cultivo. AD Hershey y Martha Chase (1952) cultivaron dos culturas de Escherichia coli. Un cultivo recibió azufre radioactivo, ³⁵ S. El otro cultivo recibió fósforo radiactivo, ³² P.

El azufre radioactivo se incorpora a los aminoácidos que contienen azufre (cisteína y metionina) y, por lo tanto, se convierte en parte de las proteínas bacterianas. El fósforo radioactivo se incorpora a los nucleótidos que forman ácidos nucleicos, principalmente ADN. Por lo tanto, las bacterias de ambos cultivos se etiquetaron (= caliente).

Hershey y Chase luego introdujeron el bacteriófago T ₂ en ambos cultivos bacterianos. El virus entró en la bacteria donde se multiplicó. La progenie viral fue probada en ambos casos. Se marcó, un tipo con proteína radioactiva y otro tipo con ADN radiactivo (Fig. 6.3). Cada tipo de bacteriófagos se introdujo ahora en cultivos separados que tienen bacterias normales o no marcadas.

Después de un tiempo, ambos cultivos se agitaron suavemente en una licuadora a 10000 rpm para eliminar las cápsides (o fantasmas) de fagos vacías que se adhieren a la superficie de las bacterias. El cultivo fue luego centrifugado.

Las bacterias más pesadas (infectadas también) se asentaron en forma de pellet. El sobrenadante contiene capas virales más ligeras que no entran en las células bacterianas. Tanto el sedimento como el sobrenadante fueron analizados. Se encontró que el fago con proteína marcada no hacía que las bacterias estuvieran marcadas. En su lugar, la actividad de radio se restringió al sobrenadante que se encontró que contenía solo cápsides o fantasmas de fagos vacíos.

En el segundo cultivo donde se introdujo el bacteriófago marcado con ADN radiactivo, se encontró que la agitación no produjo ninguna actividad radiactiva en el sobrenadante que tenía capas de cápsides vacías. En cambio, las bacterias se etiquetaron demostrando que solo el ADN del fago entró en las bacterias.

La progenie de los dos tipos de bacteriófagos se probó de nuevo para determinar la radioactividad. La radioactividad estaba ausente en los virus derivados de los padres que tenían proteína marcada. Los virus derivados de los padres que tenían ADN etiquetado poseían radioactividad. Esto demuestra que el genético químico es el ADN y no la proteína.