Erwin Chargaff: Experimento, descubrimiento y reglas

¿Quién era Erwin Chargaff?

Muchos de los hechos sobre el ADN que ahora consideramos de conocimiento común, como su estructura de doble hélice y su papel en la codificación de la información genética, surgieron gracias a un bioquímico austrohúngaro llamado Erwin Chargaff . Chargaff nació en Austria en 1905 y huyó de la persecución judía por toda Europa, trabajó en Viena, Connecticut, Berlín y París antes de establecerse en Nueva York en la Universidad de Columbia en 1935. Se trasladó permanentemente a los Estados Unidos, se convirtió en ciudadano en 1940 y muriendo en Nueva York en 2002. Fue en Columbia donde tuvo lugar su innovadora investigación sobre la estructura del ADN.

Experimentos de Chargaff

En 1944, Chargaff leyó un artículo de Oswald Avery proponiendo la idea de que el ADN codificaba y transmitía información genética. Aunque muchos científicos no estuvieron de acuerdo con las conclusiones de Avery, Chargaff se inspiró. Dejó todas sus investigaciones anteriores para centrarse en estudiar el ADN a tiempo completo.

Cromatografía en papel

Ese mismo año, se desarrolló una nueva técnica llamada cromatografía en papel. Mediante cromatografía en papel , los químicos pueden separar las diferentes sustancias químicas que se encuentran dentro de una solución.

Echemos un vistazo a cómo se hace esto. Primero, se deja caer una muestra de la solución en cuestión sobre el borde de una hoja de papel de filtro. Luego, el papel de filtro se baja a un líquido llamado solvente, que se absorbe lentamente a través del papel de la misma manera que el agua se absorbe con una toalla de papel.

El disolvente puede disolver los diferentes componentes de la solución de muestra. A medida que atraviesa la solución, el disolvente recoge las diversas sustancias y las lleva consigo.

Algunas de estas sustancias se sentirán más atraídas por el solvente que el papel, por lo que suben rápidamente por el papel de filtro. Otras sustancias se sentirán más atraídas por el papel, por lo que estas suben por el papel de filtro más lentamente. Siempre que todas las sustancias que le interesan tengan un nivel diferente de atracción hacia el solvente o el papel, se tirarán del papel a diferentes velocidades y, por lo tanto, se separarán entre sí.

Chargaff adaptó la técnica de cromatografía en papel para separar las cuatro bases nitrogenadas del ADN. Las cuatro bases del ADN (adenina, guanina, timina y citosina) son las partes de la molécula que codifican nuestros genes. Ahora que había aislado cada una de las bases, utilizó otra tecnología en ciernes, la espectrofotometría UV, para calcular sus cantidades relativas.

Espectrofotometría ultravioleta

Toda la materia absorbe y refleja la luz. Nuestra visión se aprovecha de esto: cuando percibimos que los objetos tienen ciertos colores, lo que en realidad estamos viendo es que ciertas longitudes de onda de luz visible se absorben mientras que otras longitudes de onda se reflejan. Por ejemplo, la clorofila en las hojas de las plantas absorbe todos los colores del espectro excepto el verde. Las longitudes de onda verdes se reflejan en nuestros ojos y percibimos las plantas como verdes.

De manera similar, las bases de ADN que discutimos anteriormente absorben luz en el rango ultravioleta. Dado que Chargaff estaba interesado en observar y medir las bases del ADN, utilizó la técnica de espectrofotometría UV.

En la espectrofotometría ultravioleta , se aísla una longitud de onda particular de luz ultravioleta y se ilumina en una solución que contiene una cantidad desconocida de compuestos químicos, y la cantidad de luz absorbida por la solución se compara con la cantidad de luz que la atraviesa. Si se absorbe un gran porcentaje de la luz, esto indica una alta concentración del compuesto que está observando. Si se absorbe un pequeño porcentaje de la luz, esto significa una baja concentración del compuesto. Luego, puede usar estos datos para calcular el número exacto de moléculas en su muestra.

Entonces, Chargaff primero aisló las cuatro bases nitrogenadas diferentes del ADN denominadas A, G, T y C, utilizando cromatografía en papel. Luego creó nuevas soluciones que contienen cada una de sus muestras aisladas y las observó usando espectrofotometría UV. Con los datos que obtuvo del espectrofotómetro UV, calculó la cantidad exacta de cada base encontrada en sus muestras.

Reglas de Chargaff

Chargaff repitió estos experimentos utilizando el ADN de muchos organismos diferentes, incluidas personas, plantas, peces, bacterias y hongos. Hizo varios descubrimientos radicales, que publicó por primera vez en 1950. El primero fue que las diferentes especies tenían diferentes proporciones de cada una de las bases. En esta tabla se muestran sus resultados para humanos, ratas y maíz:

El segundo descubrimiento también se puede observar en la tabla. Chargaff notó que, independientemente de la especie, la cantidad de adenina siempre era casi idéntica a la cantidad de timina, y la cantidad de guanina siempre era casi idéntica a la cantidad de citosina.

Los descubrimientos de Chargaff se resumen en lo que ahora llamamos las reglas de Chargaff :

1. En cualquier especie, la proporción de A: T es 1: 1 y la proporción de G: C es 1: 1
2. Las cantidades relativas de A, G, T y C varían de una especie a otra.

Resumen de la lección

En resumen, los descubrimientos de Erwin Chargaff, lo que ahora llamamos las reglas de Chargaff , fueron bloques de construcción esenciales para nuestra comprensión actual del ADN. Gracias a sus primeros experimentos utilizando cromatografía en papel y espectrofotometría UV , los hallazgos de Chargaff llevaron directamente a futuros descubrimientos de la estructura de la molécula de ADN, así como a cómo el ADN se replica y codifica la información genética.