Una hipótesis de una enzima gen-uno (explicada con un diagrama)

Una hipótesis de enzima de un gen!

El tema de la genética bioquímica tuvo su inicio con Sir Archibold Garrod (1909) que señaló que la alcaptonuria, una enfermedad recesiva, era un defecto hereditario en el metabolismo.

Escribió un libro titulado Errores innatos del metabolismo que es uno de los clásicos de la genética y la bioquímica. Dijo que la enfermedad de la alcaptonuria aparece debido al defecto en una enzima. Por lo tanto, este defecto genético hereditario aparece debido a la deficiencia de una enzima.

El trabajo moderno sobre genética bioquímica comenzó con el descubrimiento por Beadle y Tatum de mutantes bioquímicos en Neurospora (Fig. 6.27). GW Beadle y EL Tatum en la Universidad de Stanford, California, trataron las esporas de Neurospora con rayos X.

Notaron que después del tratamiento algunas esporas no crecen en el medio habitual. Tales esporas sobreviven si se agregan suplementos nutricionales como aminoácidos y vitaminas al medio. Beadle y Tatum desarrollaron una técnica en la que un medio mínimo que contenía sales, azúcar y biotina cuando se añadía con una colección completa de aminoácidos y vitaminas formaba un medio completo.

Se encontró que las esporas que no habían sufrido mutación por rayos X podían germinar en un medio mínimo. Pero a las esporas mutadas se les debía suministrar aminoácidos adicionales que ya no habían hecho por sí mismos.

La Neurospora crassa de tipo salvaje crecerá en un medio mínimo y no requiere ningún suplemento para el crecimiento. Los mutantes de clase I son defectuosos en el gen A (enzima A) y, por lo tanto, no pueden crecer en un medio mínimo a menos que estén complementados con ornitina o citrulina o arginina.

Los mutantes de clase II son defectuosos en el gen B (enzima B) y crecerán en un medio suplementado con citrulina o arginina. Los mutantes de clase III son defectuosos en el gen C (enzima C) y crecerán en un medio suplementado con arginina.

La relación entre los genes y las enzimas se había llamado como una hipótesis de un gen y una enzima. George Beadle compartió una parte del Premio Nobel de medicina y fisiología de 1958 con EL Tatum por estos experimentos. Beadle y Tatum indujeron deficiencias metabólicas por rayos X en Neurospora.

Encontraron que tales mutantes eran incapaces de sintetizar ciertos compuestos como los aminoácidos o las vitaminas. Tales mutantes pueden crecer en el medio de cultivo solo cuando estos compuestos se suministran al medio.

Por lo tanto, los mutantes que dejan de formar uno o más compuestos esenciales se denominan mutantes nutricionales o auxótrofos en contraste con el tipo salvaje original conocido como protótrofos.

En Neurospora se aislaron tres auxótrofos siguientes para la síntesis de arginina:

(i) Auxotroph C que crece solo cuando la arginina se suministra al medio mínimo.

(ii) Auxotroph B que crece solo cuando se administra citrulina o arginina al medio mínimo.

(iii) Auxotroph A, que crece solo cuando se proporciona ornitina o citrulina o arginina al medio mínimo.

Tal observación (Fig. 6.29) sugiere la ruta bioquímica de la síntesis de arginina por parte de Neurospora.

Sobre la base de los hallazgos anteriores, dieron la hipótesis de un gen y una enzima que establece que un gen sintetiza una enzima que es responsable de controlar una reacción bioquímica. Como es bien sabido, las enzimas están formadas por proteínas. Sin embargo, se han observado algunos casos de ARN que manifiestan actividad enzimática.

También es obvio que todas las proteínas no actúan como enzimas. Las proteínas pueden estar formadas por una o más cadenas polipeptídicas. Por ejemplo, la hemoglobina de nuestra sangre consiste en cuatro cadenas polipeptídicas, es decir, cadenas 2a y 2p. Por lo tanto, se considera que la hipótesis de la cadena polipeptídica del gen uno-concepto uno está más cerca de la verdad.