Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-318

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284 Capítulo 13 
Beadle y Tatum empezaron por exponer miles de esporas asexuales 
haploides, Neurosporas tipo silvestre, a la acción de rayos X o a la radia-
ción ultravioleta para producir cepas mutantes. Primero cultivaron cada 
cepa irradiada en un medio de crecimiento completo, que contenía todos 
los aminoácidos y vitaminas normalmente elaboradas por la Neurospora. 
Después probaron cada cepa en el medio mínimo descrito previamente. 
Entre el 1% y 2% de las cepas que crecieron en el medio completo no 
pudieron desarrollarse al ser transferidas al medio mínimo. Beadle y Ta-
tum razonaron que estas cepas presentaban una mutación que impedía 
a los hongos producir un químico esencial para el crecimiento. Pruebas 
adicionales de la cepa mutante en medios con diferentes combinaciones 
de aminoácidos, vitaminas, y otros nutrientes, permitieron a los investi-
gadores determinar el compuesto exacto requerido (FIGURA 13-2).
El trabajo con la Neurospora reveló que cada cepa mutante tuvo una 
mutación sólo en un gen y que cada gen sólo afectó a una enzima. Beadle 
y Tatum establecieron esta correspondencia uno a uno entre genes y en-
zimas como la hipótesis un gen-una enzima. En 1958, recibieron el Premio 
Nobel en Fisiología o Medicina por el descubrimiento de que los genes 
regulan eventos químicos específi cos. El trabajo de Beadle, Tatum, y de 
otros condujeron a un entendimiento más preciso de lo que es un gen 
y a realizar predicciones adicionales sobre la estructura química de los 
genes. La idea de que un gen codifi ca la información para producir una 
sola enzima perduró durante casi una década, hasta que nuevos resulta-
dos requirieron una modifi cación de esta defi nición.
A fi nales de la década de 1940, los investigadores empezaron a en-
tender que los genes no sólo controlan enzimas sino también a otras pro-
teínas. En 1949, el químico norteamericano Linus Pauling y sus colegas 
demostraron que una mutación de un gen individual altera la estructura 
de la hemoglobina. Esta particular forma mutante de hemoglobina está 
asociada con la enfermedad genética anemia falciforme (que se analiza 
en el capítulo 16). En 1957, el bioquímico británico Vernon Ingram ex-
tendió la investigación de Pauling cuando determinó que la hemoglo-
bina falciforme y la hemoglobina normal sólo difi eren en un aminoácido.
Estudios realizados por otros científi cos demostraron que muchas 
proteínas están construidas de dos o más cadenas polipeptídicas, cada 
una de las cuales está bajo el control de un locus diferente. Por ejemplo, 
la hemoglobina contiene dos tipos de cadenas polipeptídicas, las sub-
unidades a y b. En la fi gura 3-22a se puede ver la estructura de la hemo-
globina. La anemia falciforme resulta de una mutación que afecta a las 
subunidades b.
Por lo tanto, los científi cos ampliaron la defi nición de un gen, al 
agregar que un gen es responsable de una cadena polipeptídica. Aunque 
esta defi nición ha demostrado ser sólo correcta de manera parcial, como 
posteriormente se verá en este capítulo, los científi cos siguen defi niendo 
al gen en términos de su producto.
A pesar de que el refi nado trabajo de Beadle y Tatum y de otros 
demostró que los genes se expresan en forma de proteínas, el meca-
nismo de expresión génica era completamente desconocido. Después 
del descubrimiento de Watson y Crick de la estructura del ADN, mu-
chos científi cos investigaron para entender exactamente cómo ocurre la 
expresión génica. En principio se presenta un resumen general sobre 
la expresión génica y luego se consideran las diversas etapas del proceso 
con más detalle.
Repaso
 ■ ¿Qué es la hipótesis un gen una enzima?
 ■ ¿Cuáles fueron las contribuciones de cada uno de los siguientes 
científicos, Garrod, Beadle y Tatum, y Pauling, a la comprensión de la 
relación entre genes y proteínas?
E X P E R I M E N TO C L AV E
PREGUNTA: ¿Los genes pueden codificar enzimas?
HIPÓTESIS: Las mutaciones inducidas en la Neurospora, un tipo 
de moho del pan de molde, corresponden a la ausencia de enzimas 
funcionales.
EXPERIMENTO: Beadle y Tatum irradiaron las esporas Neurospora 
para inducir mutaciones. Realizaron cultivos con esas esporas en un 
medio de crecimiento completo que contiene todos los aminoácidos, 
vitaminas, y otros nutrientes que normalmente la Neurospora elabora 
para sí misma. Para identifi car las necesidades nutricionales en las 
cepas mutantes, realizaron pruebas de crecimiento en medios míni-
mos suplementados con vitaminas o aminoácidos individuales.
Exposición de las esporas Neurospora
a luz ultravioleta o a rayos X
Crecimiento
de hongos
(micelio)
Cada espora irradiada se 
utiliza para establecer cultivos 
en un medio de crecimiento 
completo (medio mínimo más 
aminoácidos, vitaminas, etc.).
RESULTADOS Y CONCLUSIÓN: Transfi rieron algunas células 
de hongos a cada uno de los tres tubos: uno con un medio mínimo 
más vitaminas; otro con un medio mínimo más aminoácidos; y el res-
tante con un medio mínimo (el control). En este ejemplo los mohos 
mutantes crecieron en el medio mínimo sólo si era suplementado 
con aminoácidos.
Transferencia de
células a un medio
mínimo más
vitaminas.
Transferencia de
células a un medio
mínimo más
aminoácidos.
Transferencia de
células a un medio
mínimo (control).
Para determinar cuál era el aminoácido que los mohos mutantes 
habían perdido la habilidad de sintetizar, transfi rieron los hongos mu-
tantes a tubos con un medio mínimo y sólo un aminoácido.
Medio
mínimo
más
arginina
Medio
mínimo
más
triptófano
Medio
mínimo
más
lisina
Medio
mínimo
más
leucina
Medio
mínimo
más otros
aminoácidos
En este ejemplo, sólo el medio con el aminoácido arginina permitió el 
crecimiento, lo que indica que la mutación afectó alguna parte de la 
ruta biosintética de la arginina. Beadle y Tatum entonces identifi ca-
ron el paso de la enzima catalizada que se bloqueó en la síntesis de la 
arginina. Con base en muchos experimentos similares, concluyeron 
que cada gen controla la producción de una enzima individual.
FIGURA 13-2 Los experimentos de Beadle-Tatum
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	Parte 3 La continuidad de la vida: Genética 
	13 Expresión génica
	13.1 Descubrimiento de la relación gen-proteína
	Repaso