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m Freddy Santiago Navarro m : Generalidades del ADN m Buscar que el alumno conozca, analice e identifique componentes del ADN
la historia, las partes y
m m La historia conocida del ADN puede dividirse en tres periodos: Esta era se abrió con el descubrimiento de un nuevo compuesto fosfórico orgánico, en las células ricas en materia nuclear. Llamado primeramente nucleina y luego cromatina, se demostró luego que este compuesto constaba de ácido desoxirribonuc1éico (ADN) y de proteína. A este le siguieron otros descubrimientos. El análisis del ADN mostró que contenía cuatro clases de unidades estructurales, llamadas nucleótidos. El ADN se distingue del ácido ribonucléico (RNA) por tener un azúcar diferente, la desoxirribosa, en lugar de la ribosa, y una base distintiva, la timina, en vez del uracilo.p Las proteínas. Se pensaba que cada molécula de DNA era un Aunque había razones para cree:!"Que el DNA podría ser el material genético, había aún más razones para asignar este papel a polímero repetitivo de una clase de unidad tetranucleotídica. Como existen solamente 256 posibles ordenaciones de las cuatro bases en un tetranucleótido, solo podría haber 256 clases de moléculas de DNA. ¿Cómo podría, entonces ser expresada la complejidad de los genes, usando una capacidad de información tan limitada? Las proteínas, con un tamaño mayor y compuestas de veinte aminoácidos, parecían más aptas para desempeñar un papel genético. Y es preciso también recordar que, en la década de 1930, el DNA era todavía llamado ácido timonucleico y existía La creencia ampliamente difundida de que se encontraba solamente en las células animales. El RNA había sido aislado solo de células vegetales y era denominado ácido ribonucleico, De hecho,
c c Ciencias Naturales Y Medio Ambiente las células vegetales y las animales se distinguían a veces sobre la base de esta característica química.
J pEste periodo se inicia con la primera evidencia importante de que el DNA es la sustancia genética: el descubrimiento realizado en 19443 de que el DNA preparado a partir de una cepa de neumococo, podía "transformar" a otra cepa. El DNA purificado transportaba un mensaje genético que podía ser asimilado y expresado por células de otra cepa. Posteriormente se admitió que el DNA era una molécula mucho más compleja que la repetición de un tetranucleótido y que variaba su composición de unos organismos a otros4. Sin embargo, como las trazas de proteína no podían ser excluidas como contaminantes del DNA transforman te, quedaron algunas dud31Sacerca de si el DNA era el material genético y el impacto de estos descubrimientos genéticos resultó relativamente pequeño. Se hicieron luego dos descubrimientos muy persuasivos. El primero fue la demostración en 1952'5 de que la infección de p por el bacteriófago T2 implicaba la inyección del DNA del virus dentro de la célula huésped. Las estructuras proteicas del virus parecían no servir más que para inyectar el DNA en el interior de la bacteria y luego eran en un mayor parte abandonadas fuera de la célula. El DNA del virus dirigía por tanto a la célula bacteriana, haciéndola producir muchas copias idénticas del virus que la había infectado. Este experimento expuso, de forma dramática, el papel del DNA como portador de información para producir las proteínas propias del virus y para duplicar su DNA muchas veces. Un segundo hecho notable fue el descubrimiento en 19566, de la estructura complementaria y bifilar (dúplex) del DNA y con ello el reconocimiento de cómo podía replicarse esta molécula. El apareamiento complementario de los constituyentes del nucleótido de una cadena con los de la segunda cadena fue postulado para explicar, de una forma sencilla, como un DNA dúplex puede dirigir el ensamblaje de dos moléculas idénticas a él mismo. Según este modelo, cada cadena del dúplex sirve de molde sobre el cual se fabrica la cadena complementaria.
Estos descubrimientos y otros importantes que les siguieron, condujeron al conocimiento de que el DNA tiene dos funciones principales, separadas entre sí. Una consiste en transportar la información genética que conlleva el fenotipo especial de la célula; el DNA es transcrito a RNA y el RNA es luego traducido al lenguaje de los aminoácidos de las proteínas. La otra función principal del DNA es su propia replicación. Para duplicar el genotipo de la célula, el DNA actúa de molde para convertir un cromosoma en dos cromosomas idénticos
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pEl comienzo de esta época no está marcado por ningún suceso específico. Es una época en que los conceptos generalmente sostenidos, tanto en relación con la estructura como con las funciones dobles del DNA no han promovido ningún reto, sino que más bien van ganando terreno. A pesar de que no haya descubrimientos que marquen esta época, la justificación para distinguir un tercer periodo se basa en un cambio radical del punto de vista en relación al DNA. La genética y el DNA se han convertido en una rama de la bioquímica. A pesar de su complejidad química, el DNA está siendo modificado, disecado, analizado y sintetizado en el tubo de ensayo. Empieza a vislumbrarse el dinamismo metabólico del DNA que no había sido anticipado. El DNA sufre lesiones y es reparado. Las moléculas de DNA intercambian entre sí partes de las mismas. Las moléculas de DNA son degradadas y modificadas, retorcida y relajadas, de forma específica; son transcritas en reverso a partir' de RNA y también directamente en RNA. El DNA ejerce su función no solo en el núcleo, sino también en las mitocondrias y en los cloroplastos. Hay ahora un estímulo para determinar la secuencia total de bases del DNA y para volver a sintetizarle. Existe también confianza en que los giros metabólicos del DNA en la célula podrián ser comprendidos con tanto lujo de detalles como por ejemplo los de la glucosa o el ácido glutámico.
* El ácido desoxirribonucleico es un tipo de ácido nucleico, una macromolécula que forma parte de todas las células. Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los organismos vivos conocidos y de algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria.
c c Ciencias Naturales Y Medio Ambiente Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adeninaĺà, timinaĺ , citosinaĺ o guaninaĺ) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada nucleótido con el siguiente. En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógenop Una doble cadena de ADN mide de 2,2 a 2,6 nanómetros de ancho, y una unidad (un nucleótido) mide 0,33 nm. De largo. Aunque cada unidad individual que se repite es muy pequeña, los polímeros de ADN pueden ser moléculas enormes que contienen millones de nucleótidos. Por ejemplo, el cromosoma humano más largo, el cromosoma número 1, tiene aproximadamente 220 millones de pares de bases
m m 1. Ácido Fosfórico 2. Desoxirribosa 3. Base Nitrogenada
(Grupo fosfato) (Glúcido) (Adenina, Timina, Guanina Citosina)
! ! Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucleicos sólo aparecen en forma de nucleótidos monofosfato
c c Ciencias Naturales Y Medio Ambiente " # Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa). Su fórmula es C5H10O4. Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los átomos de carbono tercero (3ƍ, «tres prima») y quinto (5ƍ, «cinco prima»). La formación de enlaces asimétricos implica que cada hebra de ADN tiene una dirección. En una doble hélice, la dirección de los nucleótidos en una hebra (3ƍ ĺ 5ƍ) es opuesta a la dirección en la otra hebra (5ƍ ĺ 3ƍ). Esta organización de las hebras de ADN se denomina á ááá.pp
4. m $ En el ADN se presentan cuatro bases diferentes:p Adenina Guanina Timina Citosina
%&'(') Es un derivado de la purina con un grupo amino en la posición 6. Forma el nucleótido desoxiadenosina en el ADN. En el ADN siempre se empareja con la timina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, *m. Su fórmula química es C5H5N5 y su nomenclatura 6-aminopurina.
c c Ciencias Naturales Y Medio Ambiente $+)'(') Es un derivado púrico con un grupo oxo en la posición 6 y un grupo amino en la posición 2. Forma el nucleótido desoxiguanosina . La guanina siempre se empareja en el ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres enlaces de hidrógeno, GŁC. Su fórmula química es C5H5N5O y su nomenclatura 6-oxo, 2-aminopurina.
(, -(') Es un derivado pirimidínico, con un grupo amino en posición 4 y un grupo oxo en posición 2. Forma el nucleótido desoxicitidina en el ADN. La citosina siempre se empareja en el ADN con la guanina de la cadena complementaria mediante un triple enlace, .$. Su fórmula química es C4H5N3O y su nomenclatura 2-oxo, 4 aminopirimidina.p
m(/(') Es un derivado pirimidínico con un grupo oxo en las posiciones 2 y 4, y un grupo metil en la posición 5. Forma el nucleótido desoxitimidina. Se empareja con la adenina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, m* . Su fórmula química es C5H6N2O2 y su nomenclatura 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.
En el siguiente grafico se puede determinar como se realiza las uniones entre las moléculas del ADN, por medio de los enlaces de hidrogeno
c c Ciencias Naturales Y Medio Ambiente m 1. Realiza un resumen de los hechos más importantes en cada uno de los periodos descritos. 2. Que es el ADN 3. Que es el ADN desde el punto de vista químico 4. Por medio de que enlace están unida la doble cadena de nucleótidos de ADN 5. Describe las mediciones o dimensiones del ADN 6. Cuales son los tres componentes principales del ADN 7. Que es el acido fosfórico 8. Escribe la formula y estructura molecular del acido fosfórico 9. Que es la desoxirribosa 10. Escribe la formula y la estructura molecular de la desoxirribosa 11. Menciona las cuadro bases nitrogenadas para el ADN 12. Que es la Adenina 13. Los nucleótidos formados por la adenina se denominan 14. La adenina se aparea en el ADN con_____________ 15. Escribe la formula y la estructura molecular de la Adenina 16. Que es la Guanina 17. Los nucleótidos formados por la Guanina se denominan 18. La Guanina se aparea en el ADN con_____________ 19. Escribe la formula y la estructura molecular de la Guanina 20. Que es la Citocina 21. Los nucleótidos formados por la Citocina se denominan 22. La Citocina se aparea en el ADN con_____________ 23. Escribe la formula y la estructura molecular de la Citocina 24. Que es la Timina 25. Los nucleótidos formados por la Timina se denominan 26. La Timina se aparea en el ADN con_____________ 27. Escribe la formula y la estructura molecular de la Timina
