James Watson i Francis Crick: Importància del seu descobriment.

1º btx

Curs 2008-2009

Introducció

Aquest treball consta de tres parts: la biografia de Watson, la biografia de Crick, i les investigacions que aquest dos científics van fer sobre l'ADN (àcid desoxiribonucleic) i que fa, que avui, coneguem l'estructura secundària d'aquest àcid nucleic: la doble hèlix.

Per entendre bé aquest treball, cal saber que l'ADN està format per nucleòtids, és a dir, bases nitrogenades (adenina, guanina, timina i citosina), pentoses i àcid fosfòric (H3PO4. Per tant, podem definir l'ADN com un polímer de nucleòtids. També hem de saber que l'estructura primària de l'ADN és la successió de nucleòtids mitjançant enllaços 3'-5'.

James Dewey Watson

Chicago, 1928. Bioquímic d'Estats Units, va rebre el Premi Nobel de Fisiologia i Medicina de 1962 pel descobriment de la estructura molecular en doble hèlix de l'ADN, i pel seu significat com a molècula transmissora de l'herència biològica. Se'l considera un dels pares de la biologia molecular.

Va estudiar a la seva ciutat natal i a Indiana. Al 1947 va obtenir l'equivalent a una llicenciatura en zoologia i al 1950 obté el seu doctorat de zoologia per la Universitat d'Indiana. En aquesta universitat va conèixer a genetistes i microbiòlegs que van despertar el seu interès per la genètica i la microbiologia.

Posteriorment, va completar els seus estudis amb una beca Postdoctoral al Consell Nacional d'Investigació de Copenhaguen, on s'estaven realitzant investigacions sobre les estructures de les grans molècules biològiques; allí es va interessar per la química estructural dels àcids nucleics i va treballar en l'ADN de les partícules víriques infeccioses.

Va treballar a la Universitat de Cambridge, on va investigar, juntament amb Francis Crick, l'estructura de l'ADN, constatant les components essencials d'aquest àcid: quatre bases nitrogenades emparellades entre elles. Les cadenes del glúcid desoxiribosa apareixien unides a grups fosfats i a aquestes bases nitrogenades. La informació base sobre els components de l'ADN ja havia estat proporcionada per científics com Chargaff, i per els biofísics Rosalind Franklin i Maurice Wilkins, els quals ja havien utilitzat les tècniques cristal·logràfiques de rajos X per fotografiar la molècula d'ADN,

Amb aquesta informació i animats per les tècniques de treball de Franklin i Wilkins, Watson i Crick van discernir l'estructura helicoïdal d'una molècula d'ADN, que estava formada per dos cadenes de bases de nucleòtids enllaçades en forma de doble hèlix, que presentava molècules de glúcids i fosfat cap a l'exterior, i les bases emparellades de forma complementaria (adenina amb timina i guanina amb citosina) cap a l'interior. Aquest model molecular en doble hèlix feia que la molècula es pogués duplicar, ja que les dos cadenes de l'hèlix eren complementàries, i això constituïa la base dels mecanisme de transferència de la informació biològica. Amb això es va poder comprendre com es transmet el material hereditari d'unes generacions a les altres. Es considera aquest descobriment com un dels principals descobriments científics del segle XX, que va canviar el rumb de la bioquímica i va donar pas a una nova disciplina, la biologia molecular.

Posteriorment, Watson va treballar a l'Institut Tecnològic de Califòrnia i a la Universitat de Harvard, on va impartir classes de bioquímica i biologia molecular. Finalment, va ajudar a desxifrar el codi genètic que contenien les seqüències de l'ADN i va descobrir que l'ARN missatger era l'encarregat de transferir el codi genètic de l'ADN (a partir del qual s'havia sintetitzat) a les estructures cel·lulars sintetitzadores de proteïnes mitjançant un procés anomenat traducció. Des del 1988 fins al 1992 va dirigir el Projecte Genoma Humà, en el que s'ha cartografiat la seqüència completa de l'ADN humà, però Watson el va abandonar per ser contrari als interessos econòmics d'intentar patentar els gens, que ell considera patrimoni de la humanitat.

Entre les seves obres destaquen Molecular Biology of Gene (1965) y The Double Helix (1968). Compta amb diversos premis i honors de diferents universitats i institucions i es membre honorari de moltes associacions, societats i acadèmies científiques, com l'Acadèmia de les Arts i les Ciències Americanes i l'Acadèmia Nacional de Ciències.

Francis Harry Crick

Northampton, 1916. Bioquímic anglès. Agregat de l'Almirall britànic com a físic militar durant la Segona Guerra Mundial, va millorar les mines magnètiques. Finalitzada la guerra, es va dedicar a la biologia i va treballar en diversos laboratoris, com el Strangeways Research Laboratory.

Al 1951. va coincidir amb el biòleg d'Estats Units James Watson, a la unitat d'investigació mèdica dels laboratoris Cavendish de Cambridge. Utilitzant els treballs de difracció dels rajos X portats a terme per Maurice Wilkins, van estudiar els àcids nucleics, en especial l'ADN, considerat fonamental en la transmissió hereditària de la cèl·lula.

A través d'aquest estudis, van arribat a la formulació d'un model que reconstruïa les propietats físiques i químiques de l'ADN, compost per quatre bases nitrogenades que es combinaven en parelles de manera definida per formar una doble hèlix, el qual determinava una estructura helicoïdal.

Així, Crick i Watson van posar en manifest les propietats de replicació de l'ADN i van explicar el fenomen de la divisió cel·lular a nivell cromosòmic. Al mateix temps, van establir que la seqüència de les quatre bases de l'ADN representava un codi que podia ser desxifrat, i amb això van deixar les bases dels futurs estudis de genètica i biologia molecular.

Per aquest descobriment, considerat com un dels més importants de la biologia del segle XX, Crick, Watson i Wilkins van ser premiats amb el Premi Nobel de Fisiologia i Medicina al 1962. A partir del 1977, Crick es va dedicar a l'ensenyament en el prestigiós Salk Institute for Biological Research Studies de San Diego.

L'estructura secundària de l'ADN

L'ADN existeix en moltes formes, que depenen de la seva seqüència, quantitat i direcció del superenrotllatment que presenta, la presència de modificacions químiques en les bases i les condicions de la solució. Les dos doble hèlix alternatives de l'ADN difereixen en la seva geometria i dimensions.

La forma “A”, és un espiral que gira cap a la dreta més ampla que la “B”, amb menys superfície i més estreta i profunda. La forma “A”, la trobem en condicions no fisiològiques en forma deshidratada, mentre que en la cèl·lula pot produir-se en aparellaments híbrids d'hèlix ADN-ARN, a més d'en complexos enzim-ADN. Els segments d'ADN en que les bases han estat modificades per metilació poden patir canvis majors i adoptar la forma “Z”. En aquest cas, les hèlix giren al voltant de l'eix de l'hèlix en una espiral que gira cap a l'esquerra, al contrari que la “B”. Aquestes estructures són poc freqüents.

L'observació de que les bases són presents en diferents quantitats d'ADN i en diferents espècies, va fer arribar a la conclusió de que la seqüència de bases és la forma en la que la informació genètica és transportada.

Existeixen 3 evidències que van fer que Watson i Crick construïssin el model molecular de la doble hèlix:

Segons Watson i Crick, les cadenes de polinucleòtids en la doble hèlix estan associades per ponts d'hidrogen i les parelles sempre són C amb G, i A amb T.

Les cadenes de la doble hèlix són antiparal·leles, de manera que una de les cadenes va en direcció 3'-5', i l'altra en direcció 5'-3'.

Bibliografia

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/dna%20doble%20helice.html

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/c/crick.htm

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/w/watson.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/ADN#Estructuras_en_doble_h.C3.A9lice