Biología IV medio Profesoras: Bernardita

Barraza María Soledad

GUIA DE EJERCICIOS: INFORMACIÓN GENÉTICA Y PROTEÍNAS

Composición química del ADN

El DNA fue aislado por primera vez en 1869 por Friedrich Miescher. Luego se aislaron los distintos tipos de bases nitrogenadas que conforman el DNA y se demostró que el cromosoma eucarionte contenía DNA y proteínas en cantidades aproximadamente iguales. La complejidad de las proteínas llevó a pensar que ellas eran los genes.El DNA es una molécula con forma de hélice que contiene la información genética de los seres vivos. Se logró establecer que el ADN corresponde a un polímero formado por la combinación de cuatro monómeros: los nucleótidos, compuestos por una base nitrogenada, un azúcar de desoxirribosa y un grupo fosfato. Los nucleótidos están constituidos por dos clases de bases nitrogenadas: las purinas (aquellas que tienen dos anillos fusionados en su estructura un hexágono y un pentágono) adenina (A) y guanina (G), y las pirimidinas (las que tienen solo un anillo, un hexágono) citosina (C) y timina (T). Entre los individuos de una misma especie, el DNA tiene igual proporción de A que de T, e igual proporción de G que de C. Todo esto se sabía a comienzos de la década de 1950..

Figura 1: Composición y estructura del ADN

Estructura del ADNEl modelo de James Watson y Francis Crick.En 1953, estos científicos analizaron los resultados obtenidos del análisis con difracción de rayos X de la molécula de ADN, que habían realizado otros investigadores. Esta metodología consiste en dirigir rayos X sobre fibras de ADN, de manera que los rayos X, al chocar con los átomos de la molécula, desvían su trayectoria y son captados a través de una película fotográfica. Esta técnica equivale a “fotografiar” la molécula de ADN, produciendo imágenes cuya interpretación es muy compleja. Este tipo de análisis, sumado a otros antecedentes, permitió proponer un modelo tridimensional de la molécula de ADN. Una de las propiedades del modelo de Watson y Crick es que una hebra del ADN se une a la otra hebra a través de sus bases nitrogenadas, de acuerdo a la siguiente regla: una base púrica se une con una base pirimídica. Más aún, la adenina se une con la timina y la guanina lo hace con la citosina. Por lo tanto, cada secuencia de nucleótidos tiene una secuencia complementaria.Por ejemplo, la secuencia complementaria de AATCGTTA es: TTAGCAAT.

Fotografía de difracción de rayos X del DNA, tomada por Rosalind Franklin, que resultó decisiva para la dilucidación de la estructura del DNA. Las reflexiones que se cruzan en el medio indican que la molécula es una hélice. Las regiones muy oscuras en las partes superior e inferior se deben a las bases, estrechamente apiladas, perpendiculares al eje de la hélice. El conocimiento de las distancias entre los átomos, determinadas con fotografías de difracción de rayos X como ésta, fue crucial para establecer la estructura de la molécula de DNA

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En la molécula de ADN, las bases nitrogenadas de ambas hebras se unen mediante enlaces químicos, llamados puentes de hidrógeno, que son enlaces de baja energía y fáciles de romper. La adenina se encuentra apareada con la timina a través de dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina se aparea con la citosina mediante tres puentes de hidrógeno. La presencia de miles de estos puentes de hidrógeno contribuyen con la principal fuerza química que da estabilidad al ADN.

Experimento de pulso y caza (1920): Este experimento consiste en hacer crecer células, en medios de cultivo adecuados, y agregar moléculas precursoras de ARN previamente “marcadas” con pulsos de uracilo radiactivo. El uracilo es una base nitrogenada presente en el ARN. La célula incorpora estos precursores marcados y los utiliza para producir moléculas de ARN. De esta manera, es posible seguir la pista del movimiento de las moléculas de ARN en las células, puesto que la radiación de los precursores puede ser detectada con películas fotográficas sobre las que las partículas irradiadas dejan huellas fotográficas. Así se pudo establecer que el ARN era producido en el núcleo celular y luego de un tiempo se trasladaba hacia el citoplasma.

Si el ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariontes y la síntesis de proteínas se realiza en el citoplasma, ¿de qué manera la información codificada en los genes se “traslada” desde el núcleo hasta el citoplasma?

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Referencia: BIOLOGIA de Curtis y Barnes 7ma Edición; Libro Santillana 4º medio

ACTIVIDADES

Aprendizajes esperados: Saber y entender: La función del ADN como depositario del código genético (genoma); La relación entre código genético, genes y síntesis de proteínas.

I.- Responde las siguientes preguntas.

a. ¿Cuántas “copias” de genes tienen las células diploides?

b. ¿Dónde se encuentran los genes?

c. ¿En qué etapa de la meiosis ocurre la recombinación?

d. ¿Qué importancia crees que tienen los trabajos de Mendel en la determinación de las

características de los genes?

II. De acuerdo a lo que sabes sobre la figura 1 y 2, completa las siguientes oraciones seleccionando una palabra o frase que se encuentra entre paréntesis:

1. De forma tridimensional la doble hélice de ADN se asemeja a una (escala de caracol/escala recta) ____________________. En esta escala, los pasamanos están constituidos por (bases nitrogenadas/pentosa desoxirribosa/grupos fosfatos) ___________________________. Ambos pasamanos están unidos por (grupos fosfatos/pentosa desoxirribosa/bases nitrogenadas) ______________________________. Estos últimos representan a los escalones de la escala.

2. Los pasamanos en realidad corresponden a las dos hebras o cadenas del ADN que se unen a través de (grupos fosfatos/pentosa desoxirribosa/bases nitrogenadas) ________________________. Las bases nitrogenadas se unen a través de enlaces o puentes de ____________________ (nitrógeno/hidrógeno/azufre) manteniendo la forma del ADN.

3. Las bases nitrogenadas del ADN son citosina, guanina, adenina y timina. La citosina de una cadena siempre se une con la (guanina/adenina/timina) ____________________ de la otra Cadena.

4. La adenina de una hebra siempre se une con la (timina/guanina/citosina) _______________ de la otra hebra. Por lo anterior se dice que las bases nitrogenadas son (iguales/complementarias) ____________________________.

5. El ADN está formado por unidades mínimas llamadas (aminoácidos/monosacáridos/nucleótidos) __________________________. Cada nucleótido de ADN está compuesto por (grupo fosfato/desoxirribosa/bases nitrogenadas) _______________.

6. El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de (enlaces de hidrógeno/grupos fosfato/desoxirribosa) _______________________________ y la consecuente separación las dos cadenas (iguales/complementarias) _______________________. Esto permite que cada una de las cadenas sirva de (transporte/molde/enzima) _______________ para formar una cadena complementaria

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nueva. En este proceso participa una serie de (monosacáridos/enzimas/aminoácidos) _________________, una de ellas es la ADN polimerasa, que permite la unión de los (nucleótidos/desoxirribosas/grupos fosfatos) ___________________________ entre una cadena complementaria nueva con otra (antigua/nueva) _______________________________. Este modelo

de duplicación del ADN (replicación o autoduplicación) se denomina (semiconservativo/conservativo) __________________________________, ya que cada ADN sintetizado está formado por una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra “nueva”.

7. A lo largo del ADN se encuentra el código genético de forma codificada en las (bases nitrogenadas/grupos fosfato/desoxirribosas) ______________________________. Miles de adeninas, timinas, guaninas y citosinas dispuestas aleatoriamente forman (proteínas/genes/desoxirribosas) - ______________________________. Un gen tiene información codificada en sus bases nitrogenadas para la síntesis de una (desoxirribosa/base nitrogenada/proteína) ____________________.

III. Construye un mapa conceptual que incluya los siguientes conceptos:1. ADN,2. grupos fosfato,3. desoxirribosa,4. bases nitrogenadas,5. cadenas complementarias,6. enlaces de hidrógeno,7. doble hélice,8. código genético,9. síntesis de proteínas,10. nucleótidos.

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IV.- responde las siguientes preguntas

1. ¿Cuál es la secuencia complementaria de una hebra cuya secuencia es: TTAGCTTTACCCGGA?

2. ¿Qué sucederá con la estructura de la molécula de ADN si se cambia una purina por una pirimidina en una de las hebras, sin cambiar su base complementaria?

3. ¿A qué crees que se debe el hecho de que los puentes de hidrógeno son uniones fáciles de romper?

4. ¿Cuántas moléculas de ADN existen en nuestras células?

5. ¿Qué diferencias estructurales presenta el ADN de las células procariontes en comparación al ADN de las células eucariontes?

6. ¿Cómo se denominan las proteínas que están asociadas al ADN y que posibilitan su enrollamiento?

7. ¿Qué enfermedades se producen cuando varía la cantidad de cromosomas en nuestras células? Indica tres ejemplos.

V.- Analiza el esquema del experimento de pulso y caza y luego responde las preguntas que se plantean a continuación.

a. ¿Por qué es necesario detectar la posición del ARN a diferentes tiempos?b. ¿Cuál es la hipótesis que este experimento intenta poner a prueba?c. ¿Qué resultados habrían permitido rechazar la hipótesis? Dibújalos en tu cuaderno.d.- Dibuja la molécula de ARN y señala las diferencias y similitudes con la molécula de ADN.