Download www.njctl.org PSI Biología Eucariotas y expresión génica Eucariota

Eucariota
La célula eucariota
Trabajo en clase
1. Identifica dos características que son compartidas por todas las células.
2. Supón que estás investigando una celda que contiene un núcleo. ¿Te parece
que es procariota o eucariota? Justifica tu respuesta.
3. Para las células resulta más eficiente tener una ¿alta o baja relación de
superficie a volumen? Explica.
4. Explica, en términos de la función celular, por qué es más ventajoso para las
células ser pequeñas.
5. Las organelas son para las células como los órganos para el cuerpo humano.
Explica por qué esta analogía es cierta.
Trabajo en casa
6. ¿Cuáles son dos diferencias entre las células procariotas y eucariotas?
7. ¿Tendrías más probabilidades de observar una célula procariota o eucariota
con el menor aumento del microscopio? Explica tu respuesta.
8. Explica, en términos de área de superficie a volumen, por qué las células son
pequeñas.
9. Identifica las cuatro categorías principales de las células eucariotas.
El núcleo y expresión génica
Trabajo en clase
10. Explica cómo el significado de los términos procariota y eucariota ayuda a
explicar la estructura de la célula.
11. ¿Por qué es importante el núcleo de una célula contener poros nucleares?
12. ¿Cómo es posible que a pesar de que todas las células de un organismo
multicelular contienen el mismo ADN, hay muchos tipos diferentes de células
que difieren en estructura y función?
13. ¿Cómo se relacionan los cromosomas con la cromatina?
14. ¿Cómo influye el 'embalaje' de ADN en el proceso de la expresión génica en
las células?
15. ¿Cómo influye la presencia de factores de transcripción en el proceso de la
expresión génica?
16. ¿Cómo se relaciona la presencia de factores de transcripción con los
estímulos externos de un entorno?
17. Explica las diferencias observables que existirían entre una molécula de preARNm y una molécula de ARNm terminada?
18. ¿De qué manera el empalme de una molécula de ARNm altera el contenido de
la molécula? Asegúrate de utilizar la terminología apropiada.
19. ¿Cómo afecta el empalme alternativo a la capacidad de una molécula de
ARNm de producir múltiples proteínas?
20. Explica por qué los poros nucleares son como los 'guardianes' de la
membrana nuclear.
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Eucariotas y expresión génica
21. ¿Cómo impacta la longitud de una cola poli-A en ARNm en la cantidad de
proteína se puede producir a partir del ARNm?
22. Dada la secuencia de ADN eucariota a continuación, transcribe el gen y
completa todos los tres pasos de procesamiento del ARN. (Los exones están
negrita)
La hebra no- molde: 5’ATTATGGGCATATATCCGGCGCCTTAATTATTC3’
La hebra molde:
3’TAATACCCGTATATAGGCCGCGGAATTAATAAG5’
23. ¿Cómo se relaciona el proceso de transcripción con el proceso de la
traducción en la célula?
Trabajo en casa
24. ¿Por qué a menudo se refiere al núcleo como el "centro de control" celular.
25. El proceso de expresión génica es igual en procariotas y en eucariotas?
Explica tu respuesta.
26. ¿Cuál es la diferencia entre el ADN procariota y eucariota?
27. ¿Qué papel juegan las histonas en el embalaje de ADN?
28. ¿Cómo se relaciona la presencia de factores de transcripción con las
características que definen a todos los organismos vivos?
29. Identifica el propósito de la modificación de pre-ARNm mediante la adición
de la tapa de nucleótidos y la cola poli-A.
30. ¿Por qué se conoce a los segmentos de codificación de ARNm como exones?
31. Explica cómo el empalme alternativo permite que una célula produzca
proteínas diferentes del mismo segmento de ARNm.
32. Dada la secuencia de ADN eucariota a continuación, transcribe el gen y
completa todos los tres pasos de procesamiento del ARN. (Los exones están
negrita)
La hebra no- molde :3’GGCCGGCTATAATCGATACTTACGAATGTAAAA5’
La hebra molde:
5’CCGGCCGATATTAGCTATGAATGCTTACATTTT3’
33. ¿Qué papel juegan las enzimas hidrolíticas en la producción de proteínas en
una célula?
Sistema de endomembranas
Trabajo en clase
34. ¿Cuáles son los componentes del "sistema de endomembranas?
35. ¿Cómo se relaciona el rol del retículo endoplasmático liso con la cantidad de
RE liso que se encuentra dentro de diferentes tipos de células?
36. Explica la progresión de una proteína a través del sistema de
endomembranas de una célula.
37. Compara el aparato de Golgi a una empresa de correos de una ciudad
basándote en la función del orgánulo.
38. ¿Cómo se relacionan la producción de lisosomas con el aparato de Golgi?
39. ¿Cómo se relaciona el peroxisoma con un lisosoma?
40. ¿Por qué se dice que las membranas celulares son semipermeables?
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Eucariotas y expresión génica
41. Identifica y explica el proceso por el cual las proteínas grandes formadas en
la célula se transportan hacia el medio ambiente extracelular?
42. ¿Qué es una 'proteína secretora?’
Trabajo en casa
43. Identifica la relación entre los ribosomas y el retículo endoplasmático rugoso.
44. ¿Cómo ayuda una glucoproteína a determinar el papel de una proteína
dentro de una célula?
45. ¿Cuál es la función del aparato de Golgi en el proceso de producción de
proteínas dentro de una célula?
46. Identifica tres funciones celulares diferentes realizados por el RE liso
47. ¿Cuál es el propósito de los lisosomas de la célula?
48. ¿Qué función desempeñan los peroxisomas para la célula?
49. ¿Qué papel puede jugar una proteína que se crea dentro de la célula y se
incrusta en la membrana celular?
50. ¿Por qué es importante para la función celular eficiente la endocitosis?
Organelas de conversión energética
Trabajo en clase
51. Explica la estructura de un cloroplasto e identifica las zonas donde se
producen la fase lumínica y el ciclo de Calvin.
52. ¿Cuál es la función de la mitocondria para la célula?
53. ¿Las células procariotas contienen mitocondrias? Explica tu respuesta.
54. Tanto las mitocondrias como los cloroplastos contienen membranas
internas altamente plegadas. Explica la importancia de estas membranas
incluyendo la importancia de su plegado.
55. Resume la teoría de la endosimbiosis como propone Lynn Margulis.
56. De acuerdo con la teoría endosimbiótica, antes de ser orgánulos eucariotas,
el cloroplasto y la mitocondria se parecían a qué tipo de organismo?
57. ¿Por qué se utiliza el ADN mitocondrial para rastrear la herencia materna?
Trabajo para la casa
58. Identifica el papel del cloroplasto en una célula vegetal.
59. ¿Las células vegetales contienen mitocondrias a pesar de que son
fotosintéticas? Explica tu respuesta.
60. Explica el significado del término endosimbiosis.
61. ¿Cuál es la evidencia utilizada para apoyar la teoría de la endosimbiosis?
62. ¿Qué es la 'Eva mitocondrial?
63. ¿Por qué los organismos reciben el total del ADN mitocondrial de la madre?
Otros orgánulos y estructuras celulares
Trabajo en clase
64. ¿Qué relación hay entre la vacuola de una c. vegetal con el marchitamiento?
65. ¿Cómo ayudan una vacuola alimentaria y un lisosoma a digerir las partículas
dentro de una célula?
66. ¿Cuál es el papel de una vacuola contráctil en una célula?
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Eucariotas y expresión génica
67. ¿Cómo se relacionan los azúcares con la pared celular de las c. vegetales?
68. ¿Por qué es importante que las células vegetales y animales próximas
contengan uniones celulares?
69. Supón que está investigando una celda que contiene plasmodesmos. ¿Sería
una célula vegetal o animal? Explica su respuesta.
70. ¿Qué tipo de unión celular es lo que más probable de observar entre las
células adyacentes que no pueden experimentar fugas? ¿Qué tipo de células
estarías observando?
71. Si las células animales necesitan para el transporte iones y azúcares, ¿qué
clase de unión celular estás observando? Justifica tu respuesta.
Trabajo en casa
72. ¿Qué es una vacuola?
73. ¿Cómo se relaciona la vacuola central con la turgencia de una célula?
74. ¿Qué es un citoesqueleto y para qué sirve?
75. Compara y contrasta la estructura externa de las células vegetales y hongos.
76. ¿Qué papel tiene la matriz extracelular de un grupo de células?
77. ¿Contienen las células vegetales y animales el mismo tipo de uniones
celulares? ¿Por qué o por qué no?
78. Completa la siguiente analogía. Plasmodesmos: células vegetales::
__________________: Celulas animales
79. Identifica tres diferencias entre la estructura de las células de plantas y
animales.
Respuesta Libre
1. La mayoría de los eucariotas son organismos multicelulares. Explica por qué un
organismo grande debe estar formado por muchas células, respondiendo a las
indicaciones de abajo:
a. La cantidad de actividad química en una célula se determina ¿por qué
característica, y por qué?
b. La cantidad de sustancias que pueden entrar y salir de una célula se
determina por qué característica? ¿Por qué?
c. Al crecer una célula en tamaño, explica cómo se ve afectada su relación
de superficie a volumen.
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Eucariotas y expresión génica
2. A continuación se muestra una ilustración de la transcripción. Responde a lo
siguiente basándote en esta imagen.
http://ajplung.physiology.org/content/277/4/L667
a. En esta ilustración podemos ver que una señal externa (1) activa una
proteína unida a la membrana llamada un receptor. ¿Qué está
produciendo la molécula en el paso 2?
b. ¿Cómo interactúan las moléculas producidas en el paso 2 con el ADN?
c. ¿Cuál es el papel de las moléculas producidas en el paso 2, en el proceso
de la transcripción?
3. La siguiente ilustración representa los pasos de procesamiento del ARNm. Utiliza
esta ilustración para responder a las indicaciones a continuación.
1
2
3
a. Identifica y describe la alteración del extremo de ARNm etiquetado “1”.
b. Identifica y describe la alteración del extremo de ARN etiquetado “2”.
c. Describe lo que ocurrió durante el paso "3". ¿Cómo y por qué cambió el
ARNm?
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Eucariotas y expresión génica
4. La teoría de la endosimbiosis establece que las mitocondrias y los cloroplastos
fueron una vez procariotas de vida libre que fueron tomadas por otro procariota.
a. Explica las cuatro evidencias que apoyan esta teoría.
5. Eva mitocondrial es la primera hembra humana que dio origen a todos los seres
humanos.
a. ¿De quién los organismos eucariotas heredan sus mitocondrias y por lo
tanto su ADN mitocondrial?
b. Explica por qué el ADN mitocondrial sólo puede ser heredado de uno de
los padres.
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Eucariotas y expresión génica
Respuestas
1. Membrana plasmática, cromosomas, citoplasma, ribosomas
2. Eucariota, las células procariotas no tienen un núcleo
3. Alta. Una relación mayor mantiene su tamaño pequeño, les permite una
mayor eficiencia en la entrada y salida de sustancias y da a las células una
mayor eficiencia en general.
4. Las células necesitan ser pequeñas, ya que tienen que ser capaces de mover
sustancias dentro y fuera de la célula a un ritmo lo suficientemente rápido y
llevar a cabo los procesos químicos necesarios para mantener la vida
5. Las organelas son estructuras dentro de una célula que realizan una tarea
determinada para la célula, tal como un órgano es una estructura dentro del
cuerpo que realiza una cierta tarea para el cuerpo
6. Los procariotas carecen de un núcleo, carecen de todos los orgánulos unidos
a la membrana, son más pequeños que los eucariotas, evolucionó antes que
los eucariotas, tienen un único cromosoma circular
7. Una célula eucariota. Debido a que los eucariotas son mucho más grandes
que los procariotas, que sería más probable ver una célula eucariota bajo el
poder más bajo en el microscopio
8. Para una célula más pequeña mayor será la relación de superficie a volumen.
Las células más pequeñas son más eficientes porque las sustancias pueden
ser transportados dentro y fuera de la célula a una velocidad mucho más alta
que en una celda grande
9. Animal, planta, fungi, protista
10. Procariota significa 'antes de núcleo' y eucariota significa 'núcleo verdadero'
11. Los ribosomas se producen en el núcleo, como es ARNm, los poros nucleares
permiten a estas moléculas abandonar el núcleo
12. Diferentes segmentos de ADN pueden ser activados o desactivados, lo que
lleva a la especialización y diferenciación de las células, en función de lo que
se activa el segmento de ADN, la célula va a desarrollar y llevar a cabo de
manera diferente
13. La cromatina es una cantidad cromosomas apretados y condensados,
enrollados alrededor de proteínas histonas.
14. La ARN polimerasa no puede acceder al ADN empaquetado en la cromatina y
por lo tanto no puede ser transcripto.
15. Los factores de transcripción tienen la capacidad de determinar que se
transcriben segmentos de ADN y que no son
16. Los factores de transcripción pueden ser producidos de acuerdo a señales
ambientales, lo que permite un organismo responder a los estímulos
ambientales.
17. El extremo ARNm tendría una tapa 5 'G y una cola poli-A, la pre-ARNm no
tiene estas características
18. El empalme elimina segmentos llamados intrones y une segmentos llamados
exones
19. El empalme alternativo permite a una molécula de ARNm cambiar aquellos
segmentos conocidos como exones, lo que puede producir múltiples
proteínas en función de la cual se utilizan los exones.
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Eucariotas y expresión génica
20. Los poros nucleares mantienen el interior del núcleo separado del resto de la
célula, y además también permiten que las moléculas entren y salgan.
21. A mayor longitud de la cola de la poli-A, mayor longitud de una molécula de
ARNm puede producir proteína. Cuando la cola poli-A se degrada, el ARNm
ya no se puede utilizar para la traducción
22. 5’AUUAUGGGCAUAUAUCCGGCGCCUUAAUUAUUC3’
5’GAUGGGCAUGCGCCUAUUCAAAAA3’
23. La transcripción produce el ARNm que se usará para el proceso de la
traducción
24. El núcleo contiene el ADN, que contiene las instrucciones para la creación de
proteínas y la regulación del desarrollo y la función celular
25. No del todo, porque procariotas no tienen un núcleo, el proceso de
transcripción se produce en dentro del citoplasma de la célula
26. El ADN procariota es de naturaleza circular mientras que el ADN eucariota es
lineal
27. Las histonas son proteínas alrededor de los cuales se enrolla el ADN, lo que le
permite acumular más y más fuertemente
28. Los factores de transcripción permiten un organismo para responder a los
estímulos ambientales, que es una de las características de la vida
29. La tapa y la cola ayudan al ARNm para salir del núcleo, a proteger a los
segmentos de codificación del deterioro por las enzimas y facilitar a los
ribosomas se unen al ARNm
30. Los exones' reciben su nombre debido a que son los segmentos de ARN que
se 'expresan'
31. El empalme alternativo permite al ARNm girar los segmentos que se
expresarán en las proteínas, por lo que el mismo segmento puede producir
múltiples proteínas a través de múltiples combinaciones de exones
32. 3’GGCCGGCUAUAAUCGAUACUUACGAAUGUAAAA5’
3’AAAAGGCCUAAUCACGAAUGUAG5’
33. Las enzimas hidrolíticas descomponen el ARNm en el citoplasma, por lo que
cada molécula sólo tendrán tiempo para producir una cierta cantidad de
proteínas antes de que se degrada
34. Núcleo, retículo endoplasmático rugoso, retículo endoplásmico liso, aparato
de Golgi, la membrana plasmática, lisosomas.
35. El RE liso desintoxica sustancias para la célula, por lo tanto, las células del
cuerpo que están expuestas a sustancias tóxicas, tales como el hígado, tienen
una mayor proporción de ER suave que otras células
36. Una proteína se forma en un ribosoma en el RE rugoso, entra en el ER, se
modifica y después se envasa en una vesícula donde se transporta al Golgi,
modificado y empaquetado de nuevo, y entonces o bien se mantiene en la
célula o sale de la célula a través de la célula membrana
37. El aparato de Golgi es como una empresa de correo, ya que acepta las
proteínas, los modifica y los vuelve a empaquetar, y luego los redistribuye
toda la célula.
38. El aparato de Golgi produce vesículas que contienen potentes enzimas
digestivas llamadas lisosomas.
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Eucariotas y expresión génica
39. Una de peroxisomas es un lisosoma que está especializada para romper el
peróxido de hidrógeno para la célula.
40. Semipermeable significa que se permiten algunas cosas que pasan,
manteniendo los demás fuera.
41. Exocitosis- la vesícula que contiene las proteínas se une con la membrana
celular y al hacerlo libera sus proteínas al medio extracelular.
42. Una proteína secretora es una proteína que se secreta fuera de la célula.
43. Los ribosomas se unen a la superficie de la RE rugoso.
44. Funcionan como una etiqueta para identificar en que la proteína funcione en
o fuera de la célula.
45. El aparato de Golgi modifica y vuelve a empaquetar las proteínas de la célula
46. Almacenamiento de calcio, la desintoxicación, producir lípidos
47. Los lisosomas ayudan a descomponer y reciclar los orgánulos viejos, ayudan
a digerir los alimentos y pueden ser utilizados para proteger a la célula de la
infección.
48. Desarman el peróxido de hidrógeno para la célula.
49. Es probable que se utilicen en el transporte de sustancias dentro y fuera de la
célula
50. La endocitosis permite a la célula absorber sustancias necesarias que son
demasiado grandes para pasar a través de la membrana
51. Un cloroplasto es un orgánulo en forma de disco contenida dentro de una
membrana doble, que se llena con una sustancia gelatinosa llamada estroma
y contiene pilas de discos más pequeños llamados tilacoides. Las reacciones
de luz se producen dentro de las membranas tilacoides, el ciclo de Calvin se
produce en el estroma
52. Produce ATP para la célula
53. No, las mitocondrias son orgánulos unidos a membrana, y los procariotas no
contienen orgánulos unidos a membrana
54. Las membranas permiten un gradiente de concentración que se cree que es
utilizado por ambos de estos orgánulos para llevar a cabo su tarea. La
naturaleza plegado de las membranas aumenta el área de superficie,
permitiendo una mayor eficiencia en la producción
55. Las mitocondrias y los cloroplastos fueron una vez las células procariotas,
con el tiempo se fueron engullidas por otras células procariotas, que
eventualmente se convertirían en los eucariotas, y ellos continuaron
produciendo ATP y llevar a cabo la fotosíntesis dentro de su célula huésped,
convirtiéndose en los orgánulos que son hoy en día
56. Los procariotas
57. Las mitocondrias producen otros mitocondria, ya que el ADNmt sólo se
encuentra en las mitocondrias, y recibimos todas nuestras mitocondrias de
nuestra madre, el ADNmt se mantiene relativamente sin cambios durante
generaciones.
58. Llevar a cabo la fotosíntesis y la producción de azúcar para la célula.
59. Sí, a pesar de que pueden producir su propio azúcar, todavía necesitan las
mitocondrias para convertir el azúcar en ATP utilizable.
60. La endosimbiosis es un organismo que vive dentro de otro organismo.
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Eucariotas y expresión génica
61. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN y ribosomas, que
reproducirse por sí mismos y son aproximadamente del mismo tamaño que
una célula procariota.
62. La primera hembra humana en la Tierra.
63. El óvulo contiene mitocondrias, el espermatozoide que fecunda el óvulo no
aporta ninguna mitocondrias. Todas las mitocondrias en el cuerpo se derivan
de estas mitocondrias.
64. La vacuola central proporciona turgencia a la célula vegetal, el aumento de la
rigidez y previene el marchitamiento. Si la vacuola no tiene suficiente agua,
perderá la presión de turgencia y la planta se marchitará.
65. Un lisosoma puede unirse a una vacuola alimentaria y liberar sus enzimas en
la vacuola para ayudar en la digestión.
66. La vacuola contráctil se utiliza para bombear agua fuera de la célula.
67. La celulosa, un azúcar , es el componente principal de la pared celular.
68. Uniones celulares permiten a las células adyacentes a comunicarse y
sustancias de transporte de ida y vuelta
69. Célula vegetal. Las células animales no contienen plasmodesmos
70. Las uniones estrechas , células de animales que no se pueden permitir fugas
utilizar apretada uniones estómago y el epitelio de revestimiento utilizan
estos
71. Uniones Gap éstos funcionan casi como poros que pueden abrir y cerrar para
permitir que las sustancias pasen.
72. Sacos membranosos que se encuentran en células vegetales y animales que
llevan a cabo una variedad de funciones
73. La vacuola central es el orgánulo que crea la presión de turgencia de la célula
de la planta basado en la cantidad de agua que contiene
74. Un citoesqueleto es un sistema de túbulos y filamentos que se utiliza para la
estructura, el apoyo y el movimiento
75. Ambos han paredes celulares, paredes celulares de las plantas están
compuestas de celulosa, hongos de quitina
76. Apoyo estructural, la curación, la comunicación, la separación de tejidos
77. Célula de la planta utilizar plasmodesmos, porque tienen una pared celular,
las células animales tienen uniones estrechas, uniones comunicantes y
uniones adheridas
78. Gap cruces
79. Las células vegetales tienen paredes celulares, cloroplastos, vacuola central.
Las células animales carecen de cada una de estas características, pero no
contienen centriolos, que las plantas no hacen
1. Tamaño celular
a. La cantidad de actividad química en una célula se determina por su
volumen. Si el volumen es demasiado grande, entonces las
interacciones son menos, distancias moléculas deben viajar son más
lejos. Por lo tanto la célula debe tener un volumen suficiente para
contener orgánulos celulares, nutrientes, agua, y para materiales a
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Eucariotas y expresión génica
2.
3.
4.
5.
moverse, pero no tan grande que los materiales no pueden llegar a su
destino.
b. La cantidad de sustancias que pueden entrar y salir de una célula se
determina por la superficie de la célula. El área de superficie debe ser
lo suficientemente grande que la transferencia dentro y fuera de la
célula proporciona los nutrientes y moléculas necesarias para
mantener el equilibrio. Una superficie demasiado pequeña no se
aplicaría suficiente movimiento para apoyar el volumen de la célula.
c. A medida que una célula aumenta de tamaño, la relación entre su
superficie y volumen cambia. Esta relación cambia de tal manera que
la superficie se hace más pequeño con relación al volumen de la célula
(o dicho de otra manera, el volumen aumenta más rápidamente que el
área de superficie). En algún momento los materiales tiene que
moverse dentro y fuera de la célula no puede hacerlo con eficacia
suficiente para apoyar los procesos dentro de la célula.
Expresión de genes
a. la molécula producida es un factor de transcripción
b. los factores de transcripción pueden unirse con el ADN cerca de la
región promotora de un gen. La combinación del factor de
transcripción y ARN polimerasa inicia la transcripción de ese gen.
c. Los factores de transcripción permiten una señal externa o estímulo
para iniciar la transcripción de un gen particular, cuya proteína que se
necesita por la célula.
Procesamiento del ARN
a. el extremo ARNm etiquetado 1 es el extremo 5 'de la molécula de preARNm. Un nucleótido terminal está unido al extremo 5 '. Esto ayuda a
los ribosomas a que se unan al ARNm por lo que la traducción puede
comenzar y proteger al ARNm de las enzimas hidrolíticas.
b. El extremo 3 'de la pre-ARNm recibe una "cola poli A". Esta es la
adición de una serie de nucleótidos de adenosina.
c. El pre-ARNm se altera por la eliminación de los intrones (regiones que
intervienen sin codificar) que salen de los exones (las regiones
codificantes expresadas). En esencia, el no codificante se retira para
dejar una secuencia codificante continua en el ARNm maduro.
Las mitocondrias y los cloroplastos sólo pueden surgir de las mitocondrias y
los cloroplastos existentes. Una célula sin estas estructuras no puede
producirlos. Las mitocondrias y cloroplastos tienen su propio ADN, que se
asemeja a ADN bacteriano. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen una
sola cadena de ADN circular, idéntica a la de ADN encontrados en los
procariotas. Las mitocondrias y los cloroplastos sintetizan sus propias
proteínas que utilizan sus propios mecanismos. Estos mecanismos son
similares a los encontrados en las bacterias.
Mitocondrias
a. células eucariotas y, por tanto, organismos eucariotas heredan sus
mitocondrias a partir de la contribución femenina.
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Eucariotas y expresión génica
b. Las mitocondrias se forman por la contribución óvulo femenino a la
descendencia. La célula de esperma masculino contiene una porción
del ADN del núcleo. Las células de esperma son pequeñas y no llevan
ningún orgánulos sin embargo, el huevo mucho más grande
contribuye una porción del ADN del núcleo, así como la mitocondria,
que contiene el ADN mitocondrial
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