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Colegio Santa Sabina
Cuarto año Medio
Depto. De Ciencias
Prof. Paulette Rivera F.
Unidad 1: Información
génica y proteínas.
Aprendizaje esperado: Comprender que el DNA es el material genético que
especifica las propiedades hereditarias de cada especie, su conservación
y sus cambios evolutivos. Contiene la información genética en todos los
seres vivos, dirige la síntesis de proteínas y guía su propia replicación
durante la preparación para la división celular.
Conocer el fundamento de la continuidad de la vida, a través de la
replicación del DNA y del flujo de la información genética desde el DNA a
las proteínas, se encuentra en la estructura del DNA revelada por James
Watson y Francis Crick en 1954: una doble hélice compuesta de dos
cadenas de ácidos nucleicos, entrelazadas y orientadas en direcciones
opuestas, manteniéndose juntas por débiles puentes de hidrógeno
complementarios entre los pares de bases, Adenina (A) y Timina (T); y
Guanina (G) y Citosina (C). La complementariedad A-T y G-C de los
ácidos nucleicos constituye el principio fundamental para la replicación
del DNA con la fidelidad necesaria para asegurar la continuidad de la
vida y para la expresión de la información genética en proteínas.
El ADN como Material
Genético
• ¿Qué es la información genética?
• ¿Dónde se encuentra la información
genética en las células?
• ¿Cómo se produce la variabilidad en las
especies?
• ¿Qué importancia tiene el material
genético para la mantención de la vida?
Proteínas como expresión de la
información genética
se
Los genes
Expresan
Originando
las
Proteínas
Deterrminando
los
Fenotipos
Genotipo
Ambiente
Mutación
Conduce a la
La mutación
De un
Gen
De una
Síntesis
Proteína alterada
Y eso
traducirse
En una
Enfermedad
Albinismo: enfermedad que consiste en la
alteración de la enzima que cataliza la
formación del pigmento melanina, encargada
del color de la piel.
actividad 1:
a. ¿Qué diferencias existen entre los cromosomas A, B y C? Explica.
b. ¿Qué alteración se produce en la enzima en el caso C?
Avances en genética
¿Qué experimentos o científicos
recuerdan que tengan relación con los
estudios de las partes de la célula?
Avances en genética.
1900- 1940
Primeros avances en genética
Soy Fiedrich Miescher (1869).
Aislé ADN de esperma de salmón y de células de
pus de heridas abiertas,
Lo bauticé como nucleína, pero como era ácido y
poseía fósforo lo re bauticé como ácido nucleico,
En 1914, el químico
alemán Robert Feulgen
describió un método para
teñir el ADN por medio de
un colorante llamado
fucsina. Utilizando este
método, descubrió que el
ADN se encontraba
formando parte de los
cromosomas de las
células eucariotas.
Componentes del ADN
Soy Phoebus Levene , analicé los
componentes del ADN. Encontré
que contenía cuatro bases
nitrogenadas: citosina, timina,
adenina y guanina; el azúcar
desoxirribosa; y un grupo fosfato.
Conclusiones:
-La unidad básica está compuesta de una base
pegada a un azúcar y que el fosfato también
estaba pegado al azúcar.
-Las bases están en cantidades iguales y cuatro
nucleótidos unidos son la unidad repetitiva de la
molécula (conclusión errónea).
Soy el médico inglés Frederick Griffith
estudié las diferencias entre una cepa de la
bacteria Streptococcus peumoniae que
producía la enfermedad y otra que no la
causaba.
. La cepa que causaba la enfermedad
estaba rodeada de una cápsula de
polisacáridos que le daba a las colonias
de estas bacterias en las placas de Petri
un aspecto liso o suave, por lo cual se
las denominó cepa S (smooth, en
inglés). La otra cepa no tiene cápsula y
no causa neumonía y se la denomina
cepa R (rugosa) también por el aspecto
de la colonia.
Griffith planteó la siguente hipótesis:
1. La cepa S, muerta por calor, fue reanimada o
resucitó.
2. La cepa R viva fue modificada por algún actor de
transformación.
Actividad:
1. ¿Qué ventajas presenta el uso de bacterias para este tipo de
experimento?
2. ¿Qué ocurre con las bacterias cuando se exponen a altas
temperaturas?
3. ¿Por qué al mezclar bacterias encapsuladas muertas con bacterias no
encapsuladas vivas, el ratón muere?
4. ¿A qué se le llama factor de transformación?
5. ¿Por qué las bacterias hijas resultantes heredaban el fenotipo
virulento?
6. ¿Cuál es la naturaleza química de lo que causa la transformación?
Los bacteriófagos.
• Los bacteriófagos ayudaron
a los biólogos a creer en
que el ADN es la molécula
de la herencia.
• Son virus que atacan
bacterias, inyectando su
ADN y la bacteria forma
nuevos virus, después de
25 minutos se liberan los
nuevos bacteriófagos.
¿ADN o proteínas?
Experimento de Hershey y Chase
Fundamento:
• Las estructuras químicas
del ADN y las proteínas
son similares: carbono,
oxígeno, hidrógeno y
nitrógeno, pero difieren-.
Conclusión del experimento.
•Se concluyó que toda la
información genética necesaria para
la síntesis de las nuevas cubiertas
proteínicas y el nuevo ADN viral era
aportada por el ADN viral.
¿Cuál es el rol del ARN?
Aprendizaje esperado: Saben que el DNA es el material
genético que especifica las propiedades hereditarias de cada
especie, su conservación y sus cambios evolutivos. Contiene
la información genética en todos los seres vivos, dirige la
síntesis de proteínas y guía su propia replicación durante la
preparación para la división celular.
Flujo de información génica desde
el ADN a las proteínas.
• En 1920 se descubrió
el ARN, formado por
nucleótidos.
• Se encontraba en
gran cantidad en
células con mayor
actividad de síntesis
proteica.
• Candidato de
intermediario entre le
gen y la proteína.
Se hacen crecer células
en un medio de cultivo con
uracilo radioactivo
(presente en el ARN).
Las células incorporan
uracilos para producir
ARN.
Se siguió el movimiento de
las moléculas de ARN.
Realizar actividad n°4 de la página 14.
Comparación de ARN y ADN
Realice una comparación entre el ADN y EL ARN según la página 15.
ARN
• ADN
En 1951, ya se conocía
algo sobre la estructura
del ADN. Se sabía por
ejemplo, que contenía
carbono, hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno y
fósforo. También, que
estaba formada por
largas cadenas de
unidades llamadas ácidos
nucleicos.
Un ácido nucleico es un
polímero (grupo de unidades)
de nucleótidos y un
nucleótido está formado por
la unión covalente de una
base nitrogenada + azúcar
+ fosfato. Los átomos de
carbono tienen números que
han sido asignados por los
científicos. El grupo fosfato
se une al carbono 5 del
azúcar y la base
nitrogenada al carbono 1.
El azúcar es un monosacárodo pentosa llamado
desoxirribosa. La base nitrogenada es de dos tipos:
purinas o pirimidinas. Las pirimidinas son timina (T) y
citocina (C) y las purinas son adenina (A) y guanina (G).
En un ácido nucleico, los
nucleótidos están unidos entre
sí por enlace covalente del
carbono 3´de un azúcar al
carbono 5´del azúcar
adyacente, para formar un
enlace fosfodiéster 3´, 5´.
De esta manera, puede
formarse un ácido nucleico de
longitud indefinida.
Es importante destacar que no
importa cuán larga sea la
cadena, un extremo (el
extremo 5´) tiene un carbono
5´y el otro (el extremo 3´)
tiene un carbono 3´que no
está unido a otro nucleótido.
Empaquetamiento del ADN
Según el grado de compactación, el ADN puede encontrarse de 2
formas:
• Eucromatina:
participa activamente
en la síntesis de
proteínas.
• Heterocromatina: es
ADN altamente
compactado que no
se expresa.
Realizar actividad 7 del libro, página 17.
Estudiando el ADN de
diversas especies, en 1950 el
biquímico austríaco Erwin
Chargaff había encontrado
que el contenido de adenina
era siempre igual que el de
timina , y el de guanina era
igual al de citocina (aunque
las propiedades de adenina +
timina y guanina + citocina
variaban según el organismo
de que se tratara). Nadie
podía imaginar qué
significaban estas “reglas de
Chargaff”, pero estaba claro
que no se trataba de una
coincidencia.
En experimentos realizados por los científicos ingleses
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin mediante difracción
de rayos X – ya que éstos puedendeterminar las distancias
entre los átomos de las moléculas –.
Estos investigadores demostraron que el ADN tiene un
tipo de estructura helicoidal (en forma de hélice) y
además que las bases nitrogenadas, que son moléculas
planas, serían como los peldaños de las escaleras (muy
parecido ala forma de los sacacorchos). Asimismo, ellos
determinaron que las moléculas de azúcar forman un
esqueleto y el fosfato se encuentran en el exterior de la
hélice, y las bases nitrogenadas, en el interior.
Crick y Watson pasaron mucho
tiempo pensando en el ADN,
tratando de construir un modelo
molecular que tuviera sentido.
Después de intentarlo muchas
veces construyendo modelos de
ADN, llegaron a uno que estaba de
acuerdo con los datos aportados
por Franklin y Wilkins, es decir, la
famosa cadena de doble hélice con
sus bases nitrogenadas
complementarias.
a. Ambas hebras se mantiene en posición mediante un preciso
apareamiento entre nucleótidos. La adenina con la timina se unen a
través de dos puentes de hidrógeno, y la guanina con la citosina lo
hacen mediante tres puentes de hidrógeno.
•
Este apareamiento se debe al tamaño, forma y
composición química de las bases nitrogenadas;
además, la presencia de estos puentes de hidrógeno
contribuye a darle estabilidad al ADN. Sin embargo
estas uniones son bastante débiles y fáciles de
romper.
• En la cadena de nucleótidos, una unión química sólida
(unión covalente) une el fosfato de un nucleótido con la
desoxirribosa del nucleótido con la desoxirribosa del
nucleótido siguiente, formando una hebra polinucleótida.
• Las dos cadenas de ADN corren en direcciones
opuestas. Al observar el modelo se nota que el azúcar
libre (en el extremo 3´) se encuentra en la parte inferior
de la cadena mientras que le fosfato (en el extremo 5´)
se localiza en la base de otra cadena. Por esta
disposición se dice, además, que son cadenas
antiparalelas.
Trabajo grupal (5 personas máx).
“Estructura y función del ADN” pág. 13- 16
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿A qué se le llama hélice antiparalelas? Explique.
¿Qué importancia tiene que el ADN sea una doble hélice?
Relacione con la recuperación de tejidos.
¿Qué importancia tiene que las bases sean complementarias?
¿Permite esto que el ADN actúe como molde para la creación de
nuevas moléculas? Justifique.
¿Por qué son necesarios los puentes de hidrógeno? ¿Por qué le
sirve al ADN que estos enlaces sean débiles?
Si se tuviera una hebra de ADN, ¿Se podría saber cuál es la
hebra complementaria? ¿Y se puede saber cómo sería el ARN?
Explique.
¿Cómo dirige la secuencia de nucleótidos del ADN la síntesis de
proteínas?
¿El proceso de replicación tiene la misma función que la de
transcripción y traducción? Explique.
Relación genes- proteínas
¿El proceso de replicación es
igual a los procesos de
transcripción y traducción?
RELACIÓN ENTRE GENES Y
PROTEÍNAS
Corresponden a
GENES
Segmentos
de ADN
La diferencia en uno o más nucleótidos
puede dar origen a la síntesis de
proteínas similares, pero que difieren en
la composición de unos cuantos
aminoácidos que las constituyen.
Ej. Si un gen tiene 2000 nucleótidos y la
secuencia de los 10 últimos es:
AATCGCCTAT, el otro alelo podría ser:
AAACGCCTAT.
Un gen contiene información para una
proteína específica.
Ubicados en
los
Locus
(Loci)
Donde
encontramos
los
Alelos
(variantes de un gen)
Compuestos
por
nucleótidos
Alteraciones del ADN
Replicación del ADN
Importancia;:
• Asegurar la continuidad
de la información
genética durante el
crecimiento y la
reparación de los tejidos.
• Continuidad de la
información genética de
generación en
generación.
• Continuidad de la vida en
la especie.
Actividad 9, pág 20
Hipótesis de los mecanismos de
replicación
Mecanismos
de replicación
conservativa
dispersa
semiconservativa
La doble hélice
original permanece
intacta, formándose
una completamente
nueva
Cada molécula nueva
de ADN está formada
por una cadena
nueva y una antigua
La molécula antigua
se rompe y las
nuevas moléculas
se construyen
con precursores
viejos y nuevos
Modelos de replicación
Bidireccionalidad
• A partir de un punto de
origen, se replican ambas
hebras de ADN.
• En una hebra los
extremos son 5´-P y 3´OH, y en la otra el
sentido es contrario.
• En eucariontes existen
varios puntos de origen
de replicación.