Material Genético & Biotecnología

Experimentos sobre el material Genético

Experimento de Griffith

En 1928 se desarrolló un experimento que, en ese momento, pareció de poca importancia para el campo de la genética. Frederick Griffith (1881-1941), un bacteriólogo de salud pública de Inglaterra, estaba estudiando la posibilidad de desarrollar vacunas contra Streptococcus pneumoniae, un tipo de bacteria que causa una forma de neumonía. En aquellos días, antes del desarrollo de los antibióticos, la neumonía bacteriana era una enfermedad grave. Como sabía Griffith, estas bacterias, llamadas comúnmente neumococos, poseían formas virulentas –causantes de la enfermedad– y formas no virulentas o inocuas. Las virulentas estaban cubiertas por una cápsula de polisacáridos y las no virulentas carecían de cápsula. La producción de la cápsula y su constitución son determinadas genéticamente, es decir, son propiedades hereditarias de las bacterias. Griffith estaba interesado en descubrir si las inyecciones de neumococos virulentos muertos por calor, que no causaban la enfermedad, podrían utilizarse para inmunizar contra la neumonía. Y encontró que esto era posible. El experimento realizado por Griffith se demostró también en un tubo de ensayo y varias preguntas pudieron ser contestadas. Se encontró que, cuando los extractos de las bacterias encapsuladas muertas se agregaban a los cultivos de las bacterias vivas inocuas, podían convertir a estas últimas en el tipo virulento, dotándolas de la capacidad para producir cápsulas. Además, una vez transformadas, podían transmitir esa característica a la progenie. Este fenómeno se conoció como "transformación" y lo que causaba la conversión se llamó "factor transformador".

EXPERIMENTO DE AVERY y MCCARTY

En los años 40 Oswald Avery en compañía de Colin McLeod y Maclin McCarty continuaron con el experimento de Griffith, después de haber realizado las mismas pruebas observaron que el responsable de la transformación de las sepas cuando se convertían en letales al ser unidas era por el ADN y no por una proteína como se creía en ese entonces, claro está que en esa época a pesar de la evidencia que tenía Avery no era lo suficientemente concluyente como para dejar de lado la idea de que el factor responsable era una proteína.

(a) Cuando se inyecta a ratones, la cepa encapsulada de neumococo es letal.

(b) Mientras que la cepa no encapsulada es inocua

(c) al igual que las células muertas por acción del calor de la cepa encapsulada.

(d) Investigaciones anteriores a cargo del bacteriólogo Frederick Griffith habían demostrado que bacterias virulentas muertas por calor añadidas a una cepa viva no virulenta transformaban permanentemente esta última, convirtiéndola en una cepa encapsulada, virulenta y letal.

(e) Avery y colaboradores extrajeron el DNA de neumococos virulentos muertos por calor, eliminando la proteína en la medida de lo posible, y añadieron este DNA a bacterias no virulentas. El DNA penetró en las bacterias no virulentas, que resultaron transformadas permanentemente en una cepa virulenta.

Avery y sus colaboradores concluyeron que el DNA extraído de la capa virulenta transportaba el mensaje genético hereditario de la virulencia. No todos aceptaron estas conclusiones, pues impurezas de naturaleza proteica presentes en el DNA podían haber sido el verdadero transportador de la información genética. Esta posibilidad quedó pronto descartada, al observarse que el tratamiento del DNA con enzimas proteolíticos no destruía la actividad transformadora, mientras que el tratamiento con desoxirribonucleicas (enzimas que hidrolizan el DNA) sí lo hacía.

Experimento de Hershey y Chase

En 1952 Alfred Hershey y Martha Chase realizaron una serie de experimentos para confirmar que es el ADN la base del material genético (y no las proteínas), en lo que se denominó el experimento de Hershey y Chase. Si bien la existencia del ADN había sido conocida por los biólogos desde 1869, en aquella época se había supuesto que eran las proteínas las que portaban la información que determina la herencia. En 1944 mediante el experimento de Avery-MacLeod-McCarty se tuvo por primera vez algún indicio del rol que desempeña el ADN.

Método experimental

Hershey y Chase llevaron a cabo experimentos con el fago T2, un virus cuya estructura había sido recientemente investigada mediante microscopio electrónico. El fago consiste únicamente en una cubierta proteica o cápside que contiene su material genético, e infecta a una bacteria cuando se adhiere a su membrana externa, inyecta dicho material y le deja acoplado el cápside. Como consecuencia, el sistema genético de la bacteria reproduce el virus.

En un primer experimento, marcaron el ADN de los fagos con el isótopo radiactivo fósforo-32 (P-32). El ADN contiene fósforo, a diferencia de los 20 aminoácidos que forman las proteínas. Dejaron que los fagos del cultivo infectaran a las bacterias Escherichia coli y posteriormente retiraron las cubiertas proteicas de las células infectadas mediante una licuadora y una centrífuga. Hallaron que el indicador radiactivo era visible sólo en las células bacterianas, y no en las cubiertas proteicas.

En un segundo experimento, marcaron los fagos con el isótopo azufre-35 (S-35). Los aminoácidos cisteína y metionina contienen azufre, a diferencia del ARN. Tras la separación, se halló que el indicador estaba presente en las cubiertas proteicas, pero no en las bacterias infectadas, con lo que se confirmó que es el material genético lo que infecta a las bacterias

• Modelo de Watson y Crick

El experimento anterior dejo claro que el material genético de los seres vivos es el ADN, pero aún quedaba una cosa por aclarar, como una molécula tan sencilla en la que sólo varían 4 bases puede almacenar tanta información.

La respuesta a esta pregunta se encuentra en la estructura del ADN, dicha estructura fue descubierta por Watson Y Crick en 1950 y ella le valió el premio Novel. No hicieron ningún experimento, solo fueron recopilando datos de otros investigadores y con ellos propusieron un modelo teórico que se comprobó que era cierto al 100%.

De todos los datos recopilados por Watson y Crick los más importantes fueron dos:

El análisis de la molécula de ADN por difracción de rayos X. Este análisis indicaba que la molécula de ADN tenía forma de hélice

Análisis de las secuencias de nucleótidos en ADN de distintas especies. Estos análisis se resumen en lo que se llama ley de Chargaf que dice que, en todas las moléculas de ADN se cumple que el porcentaje de adenina es igual al de timina y el de citosina

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