EVIDENCIAS DE TRABAJOS

 

INTRODUCCIÓN 

La propiedad más notable de las células vivas es su capacidad de reproducirse con una fidelidad casi perfecta, no solamente una generación, sino durante centenares y millares de generaciones. El modelo que explica cómo se duplica el DNA se denomina modelo semiconservativo ya que a partir de una molécula de ADN obtendremos dos exactamente iguales, cada una con una hebra antigua (cadena parda en la imagen siguiente) y otra nueva (cadena naranja en la imagen siguiente): la cadena original comienza a separarse de un extremo a otro de modo que cada una de las hélices va a sintetizar una hélice nueva complementaria habiendo tomado como modelo o patrón a la hélice inicial.

 INFORME

REPLICACIÓN DEL ADN

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite alADNduplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera. Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial.

La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.

Replicación de ADN. La doble hélice es desenrollada y cada hebra hace de plantilla para la síntesis de la nueva cadena. La ADN polimerasa añade los nucleótidos complementarios a los de la cadena original.

• FUNCIONES QUE DEBE CUMPLIR EL CROMOSOMA: SIGNIFICADO GENÉTICO DE LA REPLICACIÓN

Las principales funciones que debe cumplir un cromosoma son la de replicarse(producir copias de si mismo), la de transmitirsede una célula a otra y de una generación a la siguiente y la de expresar la información que contiene.

 BACTERIA

 

BACTERIA DIVIDIENDOSE

BACTERIAS DECENDIENTES

El significado genético de la replicación es el de conservar la información información genética, de manera que cuando una bacteria se divide, de lugar a una bacteria hija que contenga la misma información genética.

En organismos eucariontes el significado de la división celular es el mismo, una célula cuando se divide origina dos células hijas idénticas con la misma información genética.

• MODELOS DE REPLICACIÓN PROPUESTOS: SEMICONSERVATIVO, CONSERVATIVO Y DISPERSIVO

En cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales, y por eso se dice que la replicación del ADN es semiconservadora. Hasta que finalmente se pudo demostrar que la replicación es semiconservadora, se consideraron tres posibles modelos para el mecanismo de la replicación:

*     Modelo Semiconservativo: Cuando Watson y Crick (1953) propusieron el modelo de la Doble Hélice indicaron que dicho modelo sugería una forma sencilla de replicación. El modelo de replicación propuesto por Watson y Crick suponía que el ADN doble hélice separa sus dos hebras y cada una sirve de molde para sintetizar una nueva hebra siguiendo las reglas de complementariedad de las bases nitrogenadas. Dicho modelo recibió el nombre de Semiconservativo, ya que las dos dobles hélices recién sintetizadas poseen una hebra vieja (una mitad vieja) y otra hebra nueva (mitad nueva).

Frente al modelo Semiconservativo propuesto por Watson y Crick (1953) se postularon otros posibles modelos de replicación del ADN, uno de ellos se denominó Modelo Conservativo y otro Modelo Dispersivo.

*     Modelo Conservativo: cuando el ADN doble hélice se replica se producen dos dobles hélices, una de ellas tienen las dos hebras viejas (esta intacta, se conserva) y la otra doble hélice posee ambas hebras de nueva síntesis.

*     Modelo Dispersivo: Cuando el ADN doble hélice se replica se originan dos dobles hélices, cada una de ellas con hebras que poseen tramos viejos y tramos de nueva síntesis en diferentes proporciones.

Los siguientes esquemas representan los tres Modelos de Replicación:

Semiconservativo

Conservativo

Dispersivo

 

• LA REPLICACIÓN DEL ADN BACTERIANO SE AJUSTA AL MODELO SEMICONSERVATIVO: EXPERIMENTOS DE MESELSON Y STAHL (1958).

Meselson y Stahl (1957) diseñaron un experimento para tratar de averiguar la forma en la que se realiza la replicación del ADN en E. coli, es decir, la pregunta que se plantearon fue: ¿Qué modelo de replicación del ADN sigue E. coli, semiconservativo, conservativo o dispersivo? Para contestar a esta pregunta, diseñaron un experimento en el que marcaban el ADN de la bacteria E. coli con Nitrógeno pesado N¹⁵, para ello hicieron crecer las bacterias durante 14 generaciones sucesivas en un medio que contenía como única fuente de Nitrógeno N¹⁵. Durante estas 14 generaciones el ADN de las bacterias las bacterias se había sintetizado con bases nitrogenadas con Nitrógeno pesado (N¹⁵). Posteriormente, comprobaron que podían distinguir el ADN de las bacterias que crecían en un medio normal (con N¹⁴) del ADN de las bacterias que habían crecido durante 14 generaciones en N¹⁵. Para ello extrajeron el ADN de ambos tipos de bacterias y lo centrifugaron en un gradiente de densidad de CsCl. El resultado fue que la densidad del ADN de las bacterias que habían crecido en presencia de N¹⁵ era mayor que el ADN de las bacterias que habían crecido con N¹⁴.  Una vez comprobado que eran capaces de distinguir el ADN de ambos tipos de bacterias, continuaron el experimento de la siguiente forma: Las bacterias que habían estado creciendo en Nitrógeno pesado (N¹⁵) las pasaron a un medio de cultivo que contenía N¹⁴ (Nitrógeno normal) y a distintos tiempos, media generación, una generación, dos generaciones, tres generaciones de replicación, tomaban una muestra del cultivo bacteriano, extraían el ADN y centrifugaban en gradiente de densidad de CsCl.

Esquema Experimentos Meselson y Stahl (1958).

Cuando extraían el ADN de las bacterias que llevaban una generación creciendo en N14 y centrifugaban en CsCl, obtenían una sola banda de densidad intermedia (N^14-15) entre la del ADN N¹⁴ y el ADN N¹⁵. Si extraían el ADN de las bacterias que llevaban dos generaciones creciendo en N¹⁴ y centrifugaban en gradiente de CsCl obtenían dos bandas, una correspondiente al ADN N¹⁴ y otra de densidad intermedia (N^14-15) entre la del ADN N¹⁴ y el ADN N¹⁵. La absorbencia  a 260 nm es directamente proporcional a la cantidad de ADN que contiene una banda, de manera que al medir la absorbencia de las dos bandas obtenidas en la segunda generación, obtenían que ambas contenían igual cantidad de ADN (1:1). Al extraer y centrifugar en CsCl el ADN de las bacterias que llevaban tres generaciones creciendo en N14, obtenían dos bandas, una correspondiente al ADN N¹⁴ y otra de densidad intermedia (N^14-15) entre la del ADN N¹⁴ y el ADN N¹⁵. La cantidad de ADN que contenía la banda correspondiente al ADN N¹⁴ era tres veces mayor que la encontrada en la  banda de densidad intermedia (N^14-15), proporción (3:1).

Los resultados obtenidos por Meselson y Stahl (1958) se ajustaban a un modelo de replicación semiconservativo. Para asegurarse, aislaron la banda de ADN de densidad intermedia (N^14-15) obtenida a partir de las bacterias que llevaban una generación en N¹⁴, desnaturalizaron el ADN de la banda mediante calor para separar sus dos hélices y, manteniéndolas desnaturalizadas, centrifugaron en CsCl. Si la replicación de E. coli se ajustaba al modelo semiconservativo, una de las hélices debería estar construida con N¹⁵ (la vieja) y la otra hélice con N¹⁴ (la nueva) y, al centrifugar en gradiente de densidad esperaríamos obtener dos bandas una más densa correspondiente a la hélice construida con N¹⁵ y otra menos densa sintetizada con  N¹⁴. El resultado obtenido por Meselson y Stahl (1958) fue precisamente el esperado para una replicación semiconservativa.

Resultados centrifugación CsCl.

 

Matthew Meselson y Franklin W. Stahl

Si la replicación del ADN de E. coli se ajustará al modelo Conservativo al centrifugar el ADN de las bacterias después de una generación en medio con N¹⁴, hubieran obtenido dos bandas una de densidad correspondiente al N¹⁴  y otra de densidad correspondiente al N¹⁵. Nunca habrían observado, en este caso,  una banda de ADN de densidad intermedia (N^14-15).