articulo Cientifico

experimento de Meselson-Stahl

• " Cómo ocurre la replicación del ADN "

modelos de replicación del ADN

• Replicación semiconservativa. En este modelo, las dos cadenas de ADN se desenrollan y cada una sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Esto resulta en dos moléculas de ADN, cada una con una cadena original y una nueva.
• Replicación conservativa. En este modelo, la replicación del ADN resulta en una molécula compuesta por las dos cadenas de ADN originales (idéntica a la molécula original de ADN) y otra molécula compuesta por dos cadenas nuevas (con exactamente la misma secuencia que la molécula original).
• Replicación dispersiva. En el modelo dispersivo, la replicación del ADN resulta en dos moléculas de ADN que son mezclas, o "híbridos", del ADN original y las moléculas hijas. En este modelo, cada cadena individual es un mosaico de ADN original y nuevo.
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El experimento de Meselson-Stahl

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• Meselson y Stahl realizaron sus famosos experimentos sobre la replicación de ADN utilizando bacterias E. coli como sistema modelo.
• Comenzaron cultivando E. coli en medio, o caldo nutritivo, que contenía un isótopo "pesado" de nitrógeno, 15^N. (Un isótopo solo es una versión de un elemento que difiere de otras versiones por el número de neutrones en su núcleo). Cuando se cultivan bacterias en medio que contiene 15^N pesado, estas toman el nitrógeno y lo utilizan para sintetizar nuevas moléculas biológicas, incluyendo ADN.

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• Después de que muchas generaciones crecieron en medio con 15^N, todas las bases nitrogenadas del ADN de las bacterias quedaron marcadas con 15^N pesado. Luego, a las bacterias las cambiaron al medio con el isótopo “ligero” 14^N y se les permitió crecer durante varias generaciones. El ADN que se produjera después del cambio tendría que estar formado por 14^N, ya que este habría sido el único nitrógeno disponible para la síntesis de ADN.
• Meselson y Stahl conocían la frecuencia con la que las células de E. coli se dividían, por lo que pudieron recolectar pequeñas muestras de cada generación para extraer y purificar su ADN.
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• Luego, midieron la densidad del ADN (e, indirectamente, su contenido de 15^N y 14^N) mediante centrifugación en gradiente de densidad.
• Este método separa moléculas como el ADN en bandas al hacerlas girar a gran velocidad en presencia de otra molécula, como el cloruro de cesio, que forma un gradiente de densidad de la parte superior a la parte inferior del tubo que gira. La centrifugación en gradiente de densidad permite detectar diferencias muy pequeñas, como las que hay entre el ADN marcado con 15^N y 14^N.

Resultados del experimento

• Cuando el ADN de las primeras cuatro generaciones de E. coli se analizó, se obtuvo el patrón de bandas que se muestra en la siguiente:
• Generación 0
• El ADN aislado de células al inicio del experimento ("generación 0" justo antes del cambio al medio con 14^N) produce una única banda después de la centrifugación. Este resultado tenía sentido porque el ADN solo debería contener 15^N pesado en ese momento.
• Generación 1
• La banda intermedia indicó a Meselson y Stahl que las moléculas de ADN producidas en la primera ronda de replicación eran un híbrido de ADN ligero y pesado. Este resultado encajaba con los modelos dispersivo y semiconservativo, pero no con el modelo conservativo.
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• Generación 2
• Este resultado permitió saber que el ADN se replicaba semiconservativamente. El patrón de dos bandas distintas una en la posición de una molécula híbrida y una en la posición de una molécula ligera es justo lo que se esperaría de la replicación semiconservativa (como se ilustra en el siguiente diagrama). En cambio, en la replicación dispersiva, todas las moléculas deberían tener fragmentos del ADN viejo y del nuevo, lo que haría imposible obtener una molécula "puramente ligera".
• Generaciones 3 y 4
• Así, en la tercera y cuarta generación, esperaríamos que la banda híbrida fuera progresivamente más débil (porque representaría una fracción más pequeña del ADN total) y que la banda ligera fuera progresivamente más fuerte (porque representaría una fracción más grande).
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Conclusión

• El experimento de Meselson y Stahl demostró que el ADN se replicaba de forma semiconservativa, lo que significa que cada cadena de una molécula de ADN sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
• Aunque Meselson y Stahl hicieron sus experimentos en la bacteria E. coli, hoy en día sabemos que la replicación semi-conservativa del ADN es un mecanismo universal que comparten todos los organismos del planeta Tierra.

bibliografias

• Matt Meselson, Franklin Stahl. como ocurre la replicacion del ADN: experimento de Meselson-Stahl. Khanacademy. 2017. 44(7).671-682.
• Imagen modificada de "Introducción a la replicación del ADN: Figura 1", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0).
• Imagen modificada de "Diagrama del experimento de Meselson-Stahl", por Mariana Ruiz Villarreal (dominio público).
• Imagen modificada de "Introducción a la replicación del ADN: Figura 2", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0). Arte original de "Diagrama del experimento de Meselson-Stahl", por Mariana Ruiz Villarreal (dominio público).
• Meselson, M. y Stahl, F. W. (1958). The replication of DNA in Escherichia coli(La replicación del ADN en Escherichia coli). PNAS, 44(7), 671-682. Consultado en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC528642/pdf/pnas00686-0041.pdf.
• anexo: https://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/mode-of-dna-replication-meselson-stahl-experiment