Aquí nos encontramos con dos cuestiones por resolver:
• El ADN es un polímero formado por cuatro clases de nucleótidos y las proteínas son polímeros constituidos por veinte clases de aminoácidos. Tenemos pues dos lenguajes diferentes, uno para almacenar la información y otro para ejecutarla.
• Todo este cúmulo de información tiene que poder pasar de generación en generación, de la célula madre a las hijas de forma tal que los nuevos individuos tengan toda la información necesaria para poder vivir.
El primer planteo nos hace pensar que las células tienen que tener algún tipo de mecanismo que les permita traducir los datos del ADN, de manera que si por ejemplo las instrucciones dicen “hacer hemoglobina” la célula sepa hacerla, por lo tanto debe de existir un código genético.
El segundo problema se resuelve gracias a que las células tienen un complejo mecanismo enzimático para replicar su material genético, de manera tal que cada célula hija reciba de la progenitora un juego completo de información necesaria para vivir.
Es evidente que dichas instrucciones, almacenadas en el ADN, tienen que permanecer en su mayoría constantes a lo largo de las generaciones. Sin embargo, esta macromolécula sufre a veces cambios en su información llamadas mutaciones, que muchas veces resultan ventajosas ya que permiten que un organismo pueda modificarse gradualmente con el fin de adaptarse mejor a los posibles cambios del medio en que vive.
Trataremos de comprender cómo ocurre este flujo de información desde el ADN a las proteínas y cómo los cambios en dichas instrucciones son la base fundamental de la Evolución.
Regulación de la expresión genéticaLa molécula de ADN contiene toda la información necesaria para que la célula sintetice todos los tipos de proteínas que necesite durante su vida. Muchas de estas proteínas estarán siempre presentes, mientras que otras sólo se sintetizan en un determinado momento de la vida celular. Además, si nos referimos específicamente a los organismos eucariotas pluricelulares, vemos que sus células, en la mayoría de los casos, alcanzan un alto grado de diferenciación debido a que expresan selectivamente ciertos genes de proteínas específicas; pese a que todas las células contienen la información genética completa.
Cuando se analizó la composición química del cromosoma eucariota se encontró que estaba formado por ADN y proteínas en partes iguales. Se trató, entonces, de saber cuál de estas dos moléculas contenía la información genética. Las proteínas parecían ser los candidatos más adecuados para esta función, debido a su abundancia y diversidad de funciones en todas las células.
Algunos experimentos dieron la respuesta a este interrogante.
Experimento de Griffith (1928):
Griffith trabajó con neumococos (bacterias causantes de neumonía). Disponía de dos cepas: una encapsulada que era virulenta y la otra no encapsulada no virulenta. Inyectó estas dos cepas en ratones.
El factor de transformación.
Ya en esos años, entre los científicos estaban planteadas algunas preguntas: ¿qué sustancia era la encargada de transmitir ciertos caracteres? ¿Cuál era la composición química de los genes?
La respuesta la trajo el estudio de una enfermedad infecciosa mortal: la neumonía. Durante la década de 1920, el médico inglés Frederick Griffith estudió las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula de polisacáridos que le daba a las colonias de estas bacterias en las placas de Petri un aspecto liso o suave, por lo cual se las denominó cepa S (smooth, en inglés). La otra cepa no tiene cápsula y no causa neumonía y se la denomina cepa R (rugosa) también por el aspecto de la colonia.
La siguiente ilustración representa la experiencia realizada por Griffith, y los resultados que obtuvo:
El material hereditario
Si bien al período entre 1900 y 1940 se lo consideraba la edad de oro de la genética, hasta ese momento, los científicos creían que el material hereditario eran las proteínas.
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.
Trabajaron con bacteriófagos o fagos, que son virus que infectan bacterias. Debido a que los fagos están compuestos sólo por una cabeza proteica que guarda en su interior ADN, eran la herramienta ideal para resolver la naturaleza del material hereditario.
Figura: Los bacteriófagos son un tipo de virus que atacan a las bacterias. Están constituidos por ADN y una cubierta de proteínas. En la actualidad se sabe que los bacteriófagos infectan una célula inyectándole su ADN, el cual "desaparece" mientras toma control de la maquinaria de la bacteria que comienza a fabricar nuevos virus.
Fuente: http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema0.htm
Su experimento consistió en marcar el ADN y las proteínas, con alguna sustancia que los hiciera visibles, como los isótopos radioactivos, esto permitiría ver cuál de ellos entraba en la bacteria. Ese sería el factor transformador de Griffith.
Dado que el ADN contiene fósforo (P) en su grupo fosfato 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 radioactivo.
Hershey y Chase encontraron que el S-35 quedaba fuera de la célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el interior. Por lo tanto, dedujeron que durante la infección el ADN del fago entra en la bacteria, dejando afuera la cabeza proteica. Es decir que el ADN lleva la información para hacer más fagos hijos dentro de la bacteria. En otras palabras, el experimento indicaba que era el ADN el portador de la información genética del fago.
Esta conclusión coincidía con la obtenida por Avery, MacLeod y McCarty, que indicaba que el ADN era el material genético de las bacterias. Sin embargo, fue el experimento de los fagos el que disipó las dudas sobre la composición química de los genes: eran parte del ADN y, por lo tanto, estaban integrados por los cuatro tipos de nucleótidos.
Las reglas de Chargaff
Como se mencionó anteriormente, para esa época prevalecía la idea de que el ADN era una molécula demasiado simple como para ser considerada portadora de la información genética. Esta idea fue desechada en 1950 por el científico checo Erwin Chargaff del Instituto Rockefeller, quien analizó en detalle la composición de bases del ADN extraído de diferentes organismos. Llegó a la sorprendente conclusión de que las cuatro bases nitrogenadas no se encontraban en proporciones exactamente iguales en las distintas especies, lo cual sugirió que el ADN no debía ser tan monótono como se pensaba.
Chargaff demostró que, independientemente del origen del ADN, la proporción de purinas era igual a la de pirimidinas. Es decir, adenina (A) aparecía con tanta frecuencia como la timina (T) y la guanina (G), con tanta frecuencia como la citosina (C). Había dos juegos de equivalencias, A y T por un lado y G y C por otro.
Este resultado reflejaba por primera vez un aspecto estructural del ADN. Indicaba que, independientemente de la composición de A o de G en un ADN, siempre la concentración de A es igual a la de T y la de C igual a la de G. Sin embargo, en aquel momento Chargaff no sospechó las implicancias que podían tener estas reglas, denominadas más tarde “reglas de Chargaff”, en el esclarecimiento de la estructura del ADN.
1.- ¿Cuál fue la conclusión a la que llegó el investigador Frederick Griffith en 1928 a partir de sus experiencias con ratones?
2.- Explicar cuál fue el experimento que permitió disipar las dudas acerca de la naturaleza del material genético, es decir que era el ADN y no las proteínas.
3.- ¿Qué dato aportaban las denominadas “reglas de Chargaff” acerca de la composición química del ADN?
