Molecular

1ER TALLER.ESTRUCTURA Y FUNCION DEL ADN.

1. Explique las conformaciones que pueden adoptar el ADN y especifique la conformación en Z que puede adoptar la molécula.

RTA/.Se han identificado tres formas de ADN: A, B y Z la forma B de ADN, que es la forma predominante en las células, es una doble hélice derecha con 10 pares de base en cada vuelta de la hélice. La forma A, que se forma en el laboratorio con baja humedad, existe como doble hélice derecha con casi 11 pares de base por vuelta. .

El análisis de tractos de DNA ricos en G + C demostró que el modelo de Watson y Crick no es el único presente en DNAs de fuentes naturales Estos DNA ricos en G + C pueden presentar la estructura llamada Z-DNA, descubierta por primera vez en un dúplex formado por copolimeros GCGCGCGC con características distintas a las formas DNAs (A y B); como por ejemplo su giro izquierdo o levógiro, 12 pares de bases por giro completo y 18 Å de diámetro. Debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag. Esta estructura requiere una concentración de cationes superior a la del ADN-B, y teniendo en cuenta que las proteínas que interaccionan con el DNA tienen gran cantidad de residuos básicos sería posible que algunas convirtieran segmentos de ADN-B en ADN-Z; las posiciones N7 y C8 de la Guanina son más accesibles. Aunque in vivo predomina el DNA-B, se ha podido observar la parecencia de algunas regiones Z en el genoma de células eucariotas.

Fig.1Unión complementaria de un par de bases G y C visto desde el extremo superior del eje vertical de la doble hélice. La conformación anti de las pentosas es característica de las formas A y B del ADN. Las conformaciones anti de la C y syn de la G son características de la forma Z. Se señalan los puntos por donde pasa el eje de la doble hélice en las formas A, B y Z.

2. De qué manera contribuyeron los experimentos realizados por Rosalind Franklin andWilkins y los experimentos de ErwinChargaffal modelo estructura de DNA en conformación B propuestos por Watson and Crick?

RTA/.La estructura tridimensional del ADN logró resolverse en 1953 por el trabajo de Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin que produjeron un modelo de la estructura del ADN consistente en dos cadenas que se ubican en sentido antiparalelo, es decir una cadena corre en sentido 5´→ 3´ y la otra en sentido inverso. Según la base nitrogenada se pueden formar dos o tres puentes de hidrógeno con la base de la molécula vecina, la adenina y la timina forman dos puentes mientras que la guanina y la citosina forman tres. De esta manera las bases se aparean de manera específica, adenina sólo con timina y guanina sólo con citosina. Esta propiedad del ADN es la que permite su auto replicación, teniendo una sola cadena puede copiarse la complementaria. Este es el mecanismo que utilizan los seres vivos para poder dividirse y perpetuarse. Estas cadenas antiparalelas adoptan un conformación de hélice con sentido dextrógiro (derecha), dicha conformación se llama ADN-B.

3. RTA/. Explique mediante un gráfico el modelo del DNA propuesto por Watson y Crick e indique la contribución y trascendencia de este trabajo por la genética y la biología molecular.

Fig. 2. Modelo de la Doble hélice: ADN-B propuesta por: J. Watson y F. Crick.

Watson y Crick propusieron su Modelo de estructura para el ADN conocido con el nombre de Modelo de la Doble Hélice. Las características del Modelo de la Doble Hélice son las siguientes:

• El ADN es una doble hélice enrollada helicoidalmente “a derechas” (sentido dextrorso). Algo parecido a dos muelles entrelazados.

• Enrollamiento de tipo plectonémico: para separar las dos hélices es necesario girarlas como si fuera un sacacorchos.

• Cada hélice es una serie de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster en los que un grupo fosfato forma un puente entre grupos OH de dos azúcares sucesivos (posiciones 3’ de un azúcar y 5’ del siguiente).

Las dos hélices se mantienen unidas mediante puentes o enlaces de hidrogeno producidos entre las bases nitrogenadas de cada hélice. Siguiendo los datos de Chargaff (1959), la Adenina de una hélice aparea con la Timina de la hélice complementaria mediante dos puentes de hidrógeno. Igualmente, la Guanina de una hélice aparea con la Citosina de la complementaria mediante tres puentes de hidrógeno.

• Las dos hélices por razones de complementariedad de las bases nitrogenadas son anti paralelas, teniendo secuencias de átomos inversas. Una hélice lleva la secuencia 5’P → 3’ OH, mientras que la hélice complementaria sigue la secuencia de átomos 3’OH → 5’P.

• El diámetro de la doble hélice es de 20 Å.

• Las bases nitrogenadas son estructuras planas perpendiculares al eje de la doble hélice y están apiladas unas sobre otras a una distancia de 3,4 Å. Cada 10 bases, cada 34 Å se produce una vuelta completa de la doble hélice (360º).

En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos cadenas. La contribución y trascendencia de este trabajo por la genética y la biología molecular dio como resultado La información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones celulares .está se encuentra guardada en una molécula de ácido nucleico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). El descubrimiento en 1953 por Crick y Watson de la estructura doble helicoidal del ADN se considera el acontecimiento científico más importante del siglo XX. Hoy en día gracias a este descubrimiento comprendemos la importancia que tiene la identificación del ADN en la ciencia; por ejemplo en las ciencias legales identificando a los protagonistas en una escena del crimen. Las investigaciones de Crick contribuyeron a la estructuración de la biología molecular como una disciplina de vanguardia y revolucionaria.

4. Porque es tan importante el concepto de complementariedad introducido con el modelo deDNA de doble hélice?

RTA/.Un punto fundamental es que las purinas y pirimidinas son complementarias entre sí, es decir, forman parejas de igual manera que lo harían una llave y su cerradura; son los denominados apareamientos de Watson y Crick. La Adenina y la Timina son complementarias (A=T), uniéndose gracias a dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina y la Citosina (G≡C) se unen mediante tres puentes de hidrógeno. Dado que en el ARN no existe

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