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GUIA DE TRABAJO FORMATIVA 4º MEDIOUnidad I. Expresión y Manipulación del Material Genético

Replicación del ADN

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Instrucciones:

1. Debes leer atentamente la guía completamente.2. Para el desarrollo de las actividades, además de la guía, sugerimos que utilices el texto de estudio y el siguiente

video https://youtu.be/Qqe4thU-os83. Enviar la guía con las respuestas desarrolladas en los espacios indicados (o fotografías de su desarrollo) al

correo de tu profesor/a de biología. Entregar a juanita.alfaro@hotmail.com, profedanitajamar@gmail.com o hfvalenz@gmail.com, según corresponda

4. Semanas para desarrollar la guía del 15 hasta el 26 de junio.

Objetivos. ● Aplicar el conocimiento en la resolución de actividades de la replicación del ADN

Una célula embrionaria se divide una y otra vez, donde antes había unas células, después hay dos, luego cuatro, luego ocho… Cada una de estas nuevas células tiene toda la información genética necesaria para crear un ser vivo. Pero ¿cómo exactamente estas células hacen copias de sí mismas? Para contestar esta pregunta es necesario entender el proceso de la replicación del ADN

“Hay moléculas de ADN que pueden reproducirse y no tienen nada de vida. La vida es mucho más que eso”

- Lynn Margulis

Aspectos generalesEl ADN (desoxirribonucleico) y el ARN (ribonucleico) fueron descubiertos en 1869; son biomoléculas orgánicas conocidas como ácidos nucleicos formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo; se encuentran presentes en todos los seres vivos.

A pesar de este descubrimiento, fue hasta la década de 1940 que se comprendió que la síntesis de proteínas la controlan los genes (moléculas de nucleótidos que conforman el ADN). En 1953, y gracias a las aportaciones de Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick presentaron un modelo preciso de la estructura de la molécula de ADN.

Una vez conocida la estructura del ADN como una molécula conformada por una doble cadena retorcida en forma de espiral, en la que cada una de las cadenas están unidas por puentes de hidrógeno que enlazan moléculas de Adenina/Timina (A-T) y Guanina/Citosina (G-C), fue posible explicar el proceso de copiado o replicación las cadenas de ADN.

El proceso de replicación del ADN se lleva a cabo, de manera general, de la siguiente manera:

1. Todo inicia cuando una enzima, la helicasa, desenrolla la doble cadena hasta dejarla como si estuviéramos viendo una escalera sobre una pared.

2. Posteriormente, otra enzima rompe los puentes de hidrógeno que unen ambos lados de la escalera.

3. Después, la ADN polimerasa, otra enzima, se encarga de ir apareando las bases con sus contrapartes en cada cadena para formar una nueva doble cadena a partir de la cadena molde.

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4. Al final de este proceso tenemos dos dobles hélices, donde antes sólo había una, ahora hay dos con la misma información que su progenitora. A este tipo de replicación se le conoce como semiconservadora pues ambas hélices nuevas tienen una de las cadenas originales.

Mecanismos de la replicación del ADNPara que se lleve a cabo el mecanismo de la replicación del ADN es necesario la intervención de enzimas y proteínas especializadas que tienen la función de desenrollar, separar, estabilizar, unir y formar nuevas cadenas. En este proceso intervienen:

● La enzima helicasa que rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias del ADN con la finalidad de desdoblar la molécula y dejar expuestas las bases nitrogenadas.

● Las proteínas estabilizadoras (SSBP) evitan que la cadena desenrollada del ADN se vuelva a unir y que sus bases nitrogenadas recién expuestas vuelvan a su conformación original. De esta forma las cadenas quedan desenrolladas y separadas.

● La enzima ADN polimerasa inserta los nucleótidos complementarios de acuerdo a la base nitrogenada expuesta, esto es, la Timina se complementa con Adenina (A -T) y la Guanina se complementa con Citosina (G-C). Esta enzima no puede constituir una nueva cadena, sólo complementa la cadena preexistente en dirección 5´-3´.

● La RNA Primasa coloca los primeros nucleótidos de la nueva cadena. El segmento resultante de RNA cebador proporciona un extremo 3´ libre al que enlazarse. Después, un tipo diferente de DNA polimerasa reemplaza el RNA cebador por DNA.

● La enzima ADN ligasa compacta las elongaciones de nuevos nucleótidos que son ensamblados sin continuidad en una de las cadenas madres.

A continuación, se presenta el proceso mediante el que se lleva a cabo la replicación o duplicación del ADN:Paso 1

La hélice de ADN se abre por acción de la helicasa que rompe los puentes de hidrógeno y se forma una horquilla de replicación, en este punto las 2 hebras son inestables por lo que se requieren una serie de proteínas para estabilizar las dos hebras individuales que evitan que el ADN se vuelva a neutralizar o forme estructuras secundarias. Estas proteínas son las SSBs.

Paso 2

La ADN polimerasa se une a una de las hebras de ADN usándola de molde para adicionar los nucleótidos libres a la nueva cadena, tomando como molde la hebra progenitora, pero sólo es capaz de sintetizar nuevo ADN en sentido 5´ -> 3´ pues las polimerasas sólo colocan y unen nucleótidos en ese sentido.Como la replicación sólo ocurre en un sentido y las dos hebras son anti paralelas, la cadena 5´-3´ o cadena líder se sintetiza continuamente como una unidad, mientras que la otra cadena la 3´-5´ o cadena rezagada se forma de manera discontinua por una serie de fragmentos discontinuos o fragmentos de Okazaki para de esta manera sintetizarse en el sentido 5´-3´de manera retardada

Paso 3

Las ADN ligasas sellan la unión al conectar los fragmentos de las nuevas cadenas catalizando las reacciones de condensación que unen los grupos fosfato y azúcar de los nucleótidos contiguos.

Paso 4

Una vez realizado el apareamiento de todos los fragmentos, la ADN polimerasa se libera y se completan las dos nuevas cadenas de ADN.

Importancia para mantener y perpetuar los sistemas vivos¿Por qué es necesaria la correcta replicación del ADN?

Como la replicación del ADN es un mecanismo complejo, es esencial que mantenga un máximo de fidelidad para que las copias de ADN sean exactas. Si se cometen errores durante el copiado podrían alterarse genes importantes, lo que conduciría a problemas o incluso la muerte de una célula u organismo.

Afortunadamente, la ADN polimerasa hace un trabajo muy preciso en la síntesis de nuevas cadenas de ADN, la inserción de una base nitrogenada incorrecta ocurre en promedio una de cada diez mil o hasta un millón de bases nitrogenadas. Las células también utilizan otros procesos de reparación y enzimas para que la tasa de error sea aún más baja, y se asegure que la replicación del ADN sea exacta.

Un solo error en la replicación del ADN puede causar serios problemas como el caso de la Fenilcetonuria:

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Actividades

Ítem I. Selección Múltiple (1 punto cada una) Marca una alternativa

1. La replicación del ADN se considera semiconservativa debido a que: A) Solo intervienen proteínas y las enzimas no participanB) De una sola hebra se forma una nueva cadena de ADNC) De cada una de las hebras se forma una nueva cadena de ADND) Sólo se replica en el sentido 5´-- 3´

2. El ADN se replica de modo bidireccional, esto significa que:A) tiene dos orígenes B) Se replica en el sentido 3´--5´y 5´--3´C) Tiene dos cadenasD) Tiene dos puntos de terminación

3. Los fragmentos de OKASAKI son:A) Fragmentos de ADN que se forman en la cadena rezagadaB) Sitios especializados de la enzima helicasaC) Sitios donde se rompen los puentes de hidrógeno entre las basesD) Fragmentos de ADN que se forman en la cadena adelantada

Base sus respuestas a las preguntas 4 y 5 en el siguiente diagrama y en sus conocimientos de biología.

El diagrama muestra un pequeño segmento de ADN tomado de un gen antes y después de su copia.

En el diagrama, los cambios ocurridos durante el proceso de copiado se marcan con un *. Antes Después

GTC CAT CAC CGG TAG TCG —› GTC CAT G * AC CGG TAG TCC *

4. Los errores indicados por el * pueden afectar a la célula al A) alterar el número de cromosomas presentes en el citoplasma B) convertir la célula original en otro tipo de célula C) convertir las moléculas de azúcar en moléculas de proteínas D) cambiar la secuencia de los aminoácidos durante la formación de una proteína específica

5. El proceso mediante el cual una célula copia su ADN antes de dividirse se llama A) mutación B) difusiónC) replicación D) respiración

6. Una molécula de ADN, con sus dos hebras marcadas radiactivamente, experimenta dos ciclos de replicación en una solución libre de marcador radiactivo. ¿Cómo son las cuatro moléculas resultantes de ADN? A) todas presentan radiactividad. B) ninguna presenta radiactividad. C) la mitad presenta radiactividad. D) una presenta radiactividad en ambas hebras. E) la mitad presenta radiactividad en ambas hebras

7. El diagrama a continuación representa un proceso de laboratorio.

La sustancia representada por las tijeras que se muestran que cortan el ADN esA) una enzimaB) una molécula de almidónC) un carbohidratoD) una molécula de grasa

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8. ¿Cuál es la cadena complementaria de ADN de la siguiente secuencia: 5´- ATCCCTAGTATTATG-´3?A) 3´-UAG GGA UCA UAA UAC -´5´B) 3´- ATG GGA TCA TAA TAC -´5.C) 5´- ATC CCT AGT ATT ATG -´3D) 3´-TAG GGA TCA TAA TAC -´5´

9. Indique la relación correcta:A) Helicasa – Elimina tensiones.B) ARN primasa – sintetiza el cebador.C) Topoisomerasa – Abre la cadena de ADN.D) ADN Ligasa- Une fragmentos de ADN.

10.De las siguientes afirmaciones Indique la respuesta correcta:A) La síntesis de ADN sólo se produce en sentido 3´a 5´.B) En la duplicación del ADN intervienen nucleótidos de ARN.C) La duplicación en eucariota se ve dificultades por las histonas.D) Todas las alternativas anteriores son correctas. Excepto a y c.

Ítem II. Calcular

Se analizó una muestra de ADN de doble cadena para establecer el porcentaje de las diferentes bases moleculares presentes. La tabla de datos a continuación muestra el porcentaje de bases de adenina encontrado. Calcule el porcentaje de cada una de las tres bases moleculares restantes, y escriba los porcentajes de cada una en el cuadro antes y después de la replicación.

Base Porcentaje encontrado (%)Antes de la replicación

Porcentaje encontrado (%)Después de la replicación

A (Adenina)20

T (Timina)

G (Guanina)

C (Citosina)

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Ítem III. Preguntas de desarrollo

3. En la siguiente actividad debes inferir el concepto clave entregado en cada una de las imágenes, para luego escribir una breve reseña de la acción relacionada con el concepto, puedes inventar una breve historia, explicación o descripción.

Ejemplo:

1. 2.

Respuesta: Respuesta:

3. 4.

Respuesta: Respuesta:

5. 6.

Respuesta: Respuesta:

PROTEÍNAS DE UNIÓN A CADENA SENCILLA

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Pauta de autoevaluación

La autoevaluación, es una estrategia que busca educar en la responsabilidad y para aprender a valorar, criticar y a reflexionar sobre el proceso de enseñanza y aprendizaje individual realizado por cada una/o de ustedes. De esta forma, aportados a desarrollar una educación de calidad.A continuación, responde las preguntas que te presentamos. La información que nos entregarás es muy valiosa para el proceso pedagógico que buscamos mejorar.

Nº Escribes tus respuestas1.2.3.4.5.

Retroalimentación

CRITERIOS

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ACTIVIDADES. INDICADOR LOGRADO EN PROCESO DE LOGRO

OBSERVACIONES

Actividad 1

Desarrolla las preguntas de selección múltiplePreguntas: 1. comprender2 deducir3, 5, 7 y 10. Identificar4, 6 Analizar8 analizar9 relacionar

Actividad 2

Calcula el porcentaje (%) de las bases nitrogenadas

Actividad 3

Infiere el concepto clave de las imágenesmencionando un escritoOtrosResponde pauta de auto evaluación ********* ************