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MINISTERIO DE EDUCACIÓN

DINFOCAD/UCAD                     DINESST/UDCREES

                 PLANCAD
                SECUNDARIA 2000




CIENCIA, TECNOLOGÍA Y
      AMBIENTE




  Fascículo Autoinstructivo 4.1
      Genética Molecular
Producción y Publicación:    Autoría:                               Revisión de textos:
MINISTERIO DE EDUCACIÓN      Universidad Peruana Cayetano Heredia   PLANCAD:
DINFOCAD/UCAD/PLANCAD        Facultad de Educación                  Jorge Jhoncon Kooyip
Van de Velde 160 San Borja   Equipo de Trabajo:                     UDCREES:
Lima.                        Carmen Lauro Guzmán                    Jorge López Balarezo
                             Luis Huamán Mesía                      Héctor Yauri Benites
                             Alina Gómez Loarte                     Irma Zúñiga Estrada
                             César Quiroz Peralta
                             Corrección de Estilo
                             Miguel Incio Barandiarán
                             Diagramación
                             Melisa Paulino Zavaleta
                             Rosa Támara Sarmiento
INGRESANDO AL MUNDO DE LA
                          GENÉTICA MOLECULAR




Querido Colega a continuación te presentamos un fascículo que te permitirá conocer el mundo
de la GENÉTICA MOLECULAR.

Observa las siguientes figuras:




Ahora responde:

¿A qué se debe que los hijos son tan parecidos a los padres?




Tu respuesta, seguramente, será que los hijos son parecidos a los padres debido a que éstos
transmiten características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento a sus hijos. La ciencia
encargada de estudiar la transmisión de estos caracteres es la GENÉTICA.



La genética estudia los caracteres heredables ya sea desde el punto de vista de las leyes de la
genética o desde el análisis profundo de las moléculas responsables de la transmisión de las
características. La primera es llamada Genética Mendeliana y la segunda Genética Molecular.




                                                1
De acuerdo a la lectura anterior completa el siguiente mapa conceptual



                                              GENÉTICA


                                 Se clasifica en




      estudiaGENÉTICA
           MENDELIANA
                                                                                            estudia
Qué estudia

                                                                                          Qué transmite




                                    GENÉTICA MOLECULAR


     De acuerdo a tu experiencia pedagógica, intenta elaborar un concepto de Genética Molecular.

     ____________________________________________________________________________

     ____________________________________________________________________________

     ____________________________________________________________________________


     Ahora fundamentamos tu respuesta.

     1. CONCEPTO

        La genética molecular se encarga del estudio de las bases bioquímicas de la herencia
        biológica, es decir, se refiere a los componentes bioquímicos que constituyen la molécula
        de ADN y controlan la transmisión de caracteres de una generación a otra.




                                                    2
Conozcamos en primer lugar a la molécula
                              que guarda el secreto de la vida.




                                     2. EL ADN
                               Ácido desoxirribonucleico



En el primer recuadro intenta dibujar el ADN y en el otro construye un concepto del mismo.


                        DIBUJO                                    CONCEPTO




2.1 CONCEPTO

    El ADN es un ácido nucleico con peso molecular enormemente grande. El ADN
    constituye el sistema de información que la célula guarda en forma codificada y
    que el organismo necesita para producir un individuo de su especie.


En la actualidad el ADN es uno de los personajes que concita la atención de los científicos, ya
que la profundidad de su conocimiento apuesta para el futuro el descubrimiento de los enigmas
de la vida.

Pero,
¿Qué de especial tiene el ADN para que hoy tienda a acaparar más atención aún que el núcleo
atómico, las naves espaciales o la computadora?
¿Por qué su manipulación concita acaloradas controversias?
¿Realmente guarda el secreto de la vida?

La molécula de ADN es la vida, es el plano sobre el cual se construye un virus, una bacteria,
una planta y un ser humano.

El ADN es como una cinta magnética saturada de información permanente e irrepetible; esto
último significa que un hombre no podría engendrar jamás una criatura cuyas características
sean idénticas a él. La familiar frase “es idéntico a su padre” es falsa, desde el punto de vista
genético. Nadie porta un genoma idéntico a manera de imitación perfecta del patrimonio
genético de algún ancestro. Nosotros no somos copias fidedignas de ninguno de nuestros


                                               3
antepasados. El genoma se renueva generación tras generación. Por ellos se dice que los
miembros de una generación presentan diferencias entre sí y con respecto a los padres. Estas
diferencias constituyen las VARIACIONES.

De acuerdo a la lectura anterior responde:

¿Qué características has heredado de tus padres?




¿Qué variaciones presentas con respecto a tus padres?




¿Qué diferencias físicas, aparte del sexo, tienes respecto a tus hermanos?




Si bien en la reproducción sexual no existe una transmisión de caracteres idénticos de los
padres, sí existe un proceso que actualmente concita mucha atención y mediante el cual se
puede incorporar información idéntica de un individuo a otro. ¿A qué proceso nos referimos?




2.2 HISTORIA DE LA IDENTIFICACIÓN DEL ADN
Durante mucho tiempo se pensó que el material hereditario estaba en las proteínas. Esta idea
se mantuvo hasta los años 40, cuando se demuestra científicamente que el material hereditario
era el ADN.
Los hechos más saltantes podemos resumirlos en este cuadro:

       F. Miescher encuentra una sustancia ácida que llamó NUCLEINA ó ÁCIDO NUCLEICO, a
1869
       partir de glóbulos blancos de la pus

       Felguen descubre la afinidad del ácido nucleico con el colorante fucsina, de allí deduce
1914
       que está presente en todas las células.

       T. Griffith descubre el llamado Factor Transformante, mediante el cual una bacteria
1928
       virulenta puede transmitir esta propiedad a otras que no lo son.

1943   Avery, Mc. Leod y Mc Carty demostraron que el Factor Transformante era el ADN.

       E. Chargaff descubre la relación en cuanto a posición de las bases nitrogenadas
1950   Citosina-Guanina y Timina-Adenina. Además, de que su proporción varia entre las
       especies.

       J. Watson y F. Crick, proponen el modelo de doble hélice para representar la estructura
1953
       del ADN, a partir de la primera radiografía del ADN obtenida por Wilkins




                                                4
En base a la lectura anterior construyamos ahora una línea del tiempo



    1869             1914          1928             1943         1950           1953
     1869




Ahora te invitamos a investigar lo siguiente:
                                                                               ¡ADELANTE,
                                                                               TÚ PUEDES!
¿Cómo atacan los virus a las bacterias?

________________________________________________

________________________________________________

________________________________________________



¿Todos los virus tendrán ADN? _____ o ______

Explica tu respuesta
________________________________________________

________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________




2. 3 ¿CUÁL ES LA ESTRUCTURA DEL ADN?
     Para comprender la estructura del ADN, antes debemos conocer lo que es un ácido
     nucleico.


2. 3.1 ÁCIDOS NUCLEICOS

     Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, controlan los procesos básicos
     de todos los seres vivos, como: codificación, transmisión y traducción de información
     genética.



     Los ácidos nucleicos son:



                                                5
•    El ácido desoxirribonucleico - ADN
      •    El ácido ribonucleico - ARN


                                           CONTROLAN LA


     ADN          CODIFICACIÓN            TRANSMISIÓN         TRADUCCIÓN              ARN

                                     INFORMACIÓN GENÉTICA


 ¿DÓNDE SE ENCUENTRAN?
              ADN                                                            ARN



   Se encuentra en los                        Se encuentra en el núcleo; en el citoplasma
   cromosomas contenidos en el                como ARNm, ARNt y ARNr. También en el
   núcleo de las células animales             citoplasma de bacterias y dentro de los virus
   y vegetales. En las bacterias              (Retrovirus).
   como material disperso en el
   citoplasma. Y en los virus,
   formando el núcleo viral.


 ¿CUÁL ES LA UNIDAD DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?
 La unidad de los ácidos nucleicos es el NUCLEOTIDO el cual está formado químicamente por:
                              –3
 * GRUPO FOSFATO (PO4)             que proviene del ácido fosfórico y lo representamos:     :



 * PENTOSA: es un azúcar de cinco carbonos y lo representamos



 * BASE NITROGENADA: que lo representaremos como


 * ENLACES ATÓMICOS:

 Ahora, observa la unión adecuada de los componentes de un nucleótido y escribe el nombre de
 cada parte:




NUCLEÓTIDO = GRUPO ...................... + ............................ + ..........................




                                                   6
¿CUÁNTAS CLASES DE BASES NITROGENADAS EXISTEN?
Existen dos clases:

PURINAS o PÚRICAS                                         PIRIMIDINAS o PIRIMÍDICAS
ADENINA : A                                               TIMINA : T
GUANINA: G                                                CITOSINA: C
                                                          URACILO : U

2.3.2 ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN
El ADN ESTÁ FORMADO POR:

•   GRUPO FOSFATO                          O              O
                                                P
                                                              O   O



•   AZÚCAR: DESOXIRRIBOSA (formado por 5 carbonos)



•   BASES NITROGENADAS:

                  PÚRICAS                                 PIRIMÍDICAS



ADENINA                                        TIMINA



GUANINA                                        CITOCINA




De unir los elementos que forman el ADN obtendremos:




                                           7
El dibujo presenta las posiciones
    del Carbono en el Azúcar




                                          James Watson y Francis Crick, 1953.
                                        “El Modelo de la Doble Hélice del ADN”




                                    8
Este es el modelo presentado por los científicos James Watson y Francis Crick (Premio Nobel
de Medicina y Fisiología en 1962). Ellos plantearon que el ADN está formado por dos cadenas
largas de nucleótidos antiparalelas entrelazadas a manera de escalera de caracol o doble
hélice.

El esqueleto de cada una de las cadenas está formado por grupos fosfato y azúcar. Los
peldaños están constituidas por las bases nitrogenadas

Se dice que las cadenas son antiparalelas por su organización estructural, que permite el
establecimiento de puentes de hidrógeno (enlaces) para unir ambas cadenas (ver figura de
estructura de ADN.

Las dos cadenas están unidas de tal manera que:

La Adenina siempre va unida a la Timina




La Guanina a la Citosina




Las bases nitrogenadas están ligadas al azúcar por un ENLACE GLOCOSÍDICO y el azúcar
está ligado al fosfato por un ENLACE ESTER. En el dibujo anterior ubica estos dos enlaces.

En la unión de las bases se establece enlaces de hidrógeno, la Adenina forma un doble enlace
con la Timina y la Citocina un triple enlace con la Guanina.

La secuencia de esta base se puede repetir indefinidamente en cualquier orden, siempre que:

A va unida a …………………

G va unida a …………………




                                              9
Después de haber reflexionado sobre la estructura del ADN, responde:

1. ¿Cuál es la composición del ADN?




2. ¿Cuál es la ubicación de las moléculas de pentosa con el grupo fosfato?




AHORA INVESTIGA:
1. ¿Cuál es la diferencia entre una base púrica y una pirimídica?




2. ¿Por qué existe doble enlace para la unión de la T-A y triples para la unión C-G?




2.3.3 Estructura del ARN
Es similar al ADN, excepto:
Por la presencia del Uracilo en lugar de la Timina y Ribosa en lugar de la Desoxirribosa. Por lo
tanto el ARN está formado por las siguientes bases nitrogenadas: _______________________

El ADN presente dos cadenas de polinucleótidos, mientras que el ARN presenta una sola
cadena.




                        Este es
                        el ARN




                                               10
¿CUÁLES SON LAS CLASES DE ARN?
Las clases de ARN son:

1. ARN Mensajero (ARNm).- es aquel que se forma a partir del ADN, teniendo en cuenta la
     regla de la complementariedad; donde esta la G en la cadena de ADN le corresponde una
     C, donde está la C le corresponde la G, donde está la T le corresponde la A, y donde está
     la A le corresponde la U (Uracilo).
La información contenida en el ARNm está organizada en tripletes llamados CODONES, esta
información es llevada hasta el ribosoma para la síntesis de proteínas.

CADENA DE ADN


               A               T               G               C               A
               U               A               C               G               U    CODÓN




CADENA DE ARNm


2. ARN de Transferencia (ARNt).- es aquel que recoge los distintos aminoácidos presentes en
el citoplasma para el proceso de traducción. Lleva la información en tripletes de bases
complementarios llamados ANTICODONES, al códón cuya combinación de bases nitrogenadas
corresponda al aminoácido que transporta el ARNt (ver cuadro)

                                                                    C G U




3. ARN RIBOSOMAL.- Es el que se encuentra en el ribosoma, está constituido por dos
subunidades, una sirve del punto de enganche del ARNm, mientras que la otra unidad es la que
engancha al ARNt




                                              11
ACTIVIDAD:

                                          CITOPLASMA

         NÚCLEO                           C G U


                                                           3

                1.                   2.

                                                                 RIBOSOMA




          ADN

Después de observar el dibujo realiza lo que se te pide:

•   En N° 1 representa al ____________________________, marca con una línea roja
    entrepunteada su salida y punto de llegada.
•   El N°2 representa al _____________________________, marca con una línea amarilla
    entrepunteada su punto de llegada.
•   El N°3 representa al _____________________________, ¿para que le sirve sus dos sub-
    unidades?

Ahora responde:

¿Qué diferencia y semejanzas encuentras entre el ADN y el ARN?

                                             ADN                         ARN
DIFERENCIAS




SEMEJANZAS




2.3.4 FUNCIONES DEL ADN Y ARN
                REPLICACIÓN o AUTODUPLICACIÓN o SÍNTESIS DEL ADN

El ADN, como ya hemos visto, es la molécula que transporta la información genética. El ADN
es como una matriz que lleva un código determinado, es así que participa sobre todo en dos


                                               12
procesos: el de reduplicarse en forma idéntica y, además, el de entregar su información para la
producción de proteínas en otro proceso denominado transcripción.

                                ¿QUÉ ES LA REPLICACIÓN?
Es un proceso a través del cual el ADN produce copias exactamente iguales a sí mismo. Esto
ocurre antes de la división celular, durante la interfase.

                         ¿CÓMO SE REALIZA LA REPLICACIÓN?
La replicación de ADN se inicia con el desarrollo y separación de las dos cadenas de
polinucleótidos. Esta separación ocurre en el llamado SITIO DE INICIACIÓN y se produce
gracias a la enzima ADN POLIMERASA (ADNpol). La replicación se realiza teniendo en cuenta
la complementariedad de bases: donde va “A” se coloca la “T”, donde va la “T” se coloca la “A”,
donde está la “G” va la “C” y donde va la “C” se ubica la “G”.

Se conoce que la replicación de la cadena de ADN no se produce de la misma manera.
Mientras que en la cadena de ADN cuya dirección va de 3´a 5´ , la nueva cadena sigue la
dirección de 5´a 3´ la cual se produce en forma continua. Esto no ocurre en la cadena
complementaria parental ya que para que la nueva cadena pueda duplicarse en dirección 5´a
3´(única dirección posible) lo debe hacer fragmentadamente, en segmentos que toman el
nombre de FRAGMENTOS DE OKASAKI, los cuales son unidos gracias a la enzima ADN
LIGASA ((ADNlig) (ver gráfica a continuación).

                                                             AUTODUPLICACIÓN
                                                               DISCONTINUA


      31
                                                                                        51
                                            1
                                        3
      FRAGMENTO DE OKASAKI
                                51      ADN ligasa

                                            ADN polimerasa


     51                                                                                   31


                                                        AUTODUPLICACIÓN CONTINUA




¿Cuál es la diferencia que existe entre la ADNpol y ADN ligasa?



INVESTIGA

¿Cuántos genes tiene un cromosoma humano?



¿Cuántos nucleótidos tiene un gen?




                                                13
LA TRANSCRIPCIÓN o SÍNTESIS DE ARN
El ADN también tiene la información para la producción de proteínas en la célula. Este proceso
se lleva acabo mediante el proceso denominado transcripción.


                               ¿QUÉ ES LA TRANSCRIPCIÓN?

La transcripción es el proceso a través del cual se forma el ARNm a partir de la información del
ADN con la finalidad de sintetizar proteínas.

El ADN, como sabemos, presenta dos cadenas de polinucleótidos. En la síntesis o
transcripción del ADN participa una de sus cadenas, que recibe el nombre de cadena molde,
mientras que la otra cadena se le denomina complementaria.




                     A G T     C    A G   T     C    1. ADN MOLDE
Indica cuál de
Las dos cadenas      T C A G        T C   A     G
Participa en
La transcripción                                     2. ADN COMPLEMENTARIO



                        ¿CÓMO SE REALIZA LA TRANSCRIPCIÓN?


Se inicia cuando el ADN se abre por efecto de la enzima ARN polimerasa (ARNpol) dejando
libre al ADN molde e iniciando el proceso de alargamiento del ARNm, mediante la
complementariedad con la cadena molde del ADN: donde va la “A” se coloca la “T”, donde va la
“T” se coloca la “U”, donde va la “G” se coloca la “C” y donde va la “C” se coloca la “G”.
En el ADN existen secuencias específicas que indican al ARNpol donde termina la lectura del
gen y provocan la culminación de la síntesis del ARNm.

El primer triplete de bases del ADN que codifica el primer aminoácido del GEN (esto lo realiza
en el siguiente paso denominado TRADUCCIÓN) es TAC, por lo que el primer codón del ARNm
es AUG.

Los tripletes de bases de terminación presentes al final de cada gen son ATT, ATC ó ACT, que
en la secuencia del ARNm se transcribirán como:



Tripletes de          ATT          ATC    ACT
terminación en ADN




Codones del ARNm




                                                14
¿CÓMO SE REALIZA LA MADURACIÓN DEL ARN?

En los procariontas, una vez formada la molécula de ARN o incluso antes de finalizar su
síntesis, empieza a ser traducida en proteínas. En cambio, en las eucariontas, antes de
transformarse en ARNm, ARNt, y ARNr, y traducirse en proteínas, tiene que pasar por un
proceso de maduración.

La maduración del ARN primario, se realiza en el núcleo de la célula, los ARN que resulten
serán más cortos que el primario.

Existen segmentos que se mantienen en el ARN maduro, a éstos se les llama EXONES,
mientras que los que son descartados se llaman INTRONES.

Al madurar el ARN adopta dos formas: ARNm y ARNt, éstos se convierten en los verdaderos
ejecutores de las órdenes dadas por el ADN para la SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

Después de haber reflexionado sobre el tema responde:

1. ¿Qué pasaría si en la transcripción no participase la ARNpol?




2. ¿Cuál es el primer triplete (codón) del ARNm?
   ___________________________________________

3. ¿Cuáles son los tripletes (codones) de terminación del ARNm?


4. ¿Cuántas cadenas de polinucleótidos tiene el ARNm?




                                       LA TRADUCCIÓN

             ¿Sabías que la traducción permite la
             síntesis de proteínas?




                         ???



                                ¿QUÉ ES LA TRADUCCIÓN?

 Es la última etapa de la síntesis de las proteínas. En esta etapa los codones sintetizarán las
 proteínas a partir de la información que es presentada por el ARNm al ARNt.


                           ¿CÓMO SE REALIZA LA TRADUCCIÓN?

Se realiza a través de tres etapas:




                                                    15
4. LA INGENIERIA GENÉTICA

Lee atentamente el siguiente caso:



                                                                ¿?




Isidro vive en las alturas de Cerro de Pasco, en estas zonas las nevadas son frecuentes, hecho
que le preocupa, porque varias veces ha quemado sus cosechas. Lo que no llega a entender
Isidro es por qué, aunque la gran mayoría de su cultivo se perdió por la última nevada, quedó
viva sólo una planta de una semilla nueva que le regalaron…. tal vez su perplejidad dure
mucho tiempo, pues ahora él se dedicará a cosechar de esa planta a la que no le ocurrió nada.
Tal vez nunca sepa que aquella semilla que le obsequiaron —y que es la única resistente al
frío— era el producto final de largos años de combinación de material genético realizado en el
laboratorio, con las técnicas de la llamada Ingeniería Genética.



Ahora observa los siguientes dibujos:




           Dolly                                                Vino
               Queso




         ¿Sabías que los científicos han
         logrado mejorar la calidad de
         estos productos con ingeniería
         genética?




 En función a la lectura del caso y la observación de los esquemas, responde:

 ¿Cómo crees que los científicos han logrado la resistencia de esta planta al frío, la clonación
 de la oveja y el mejoramiento de los productos?


                                              22
Todo esto se ha logrado al introducir en éstos
          productos genes que antes no poseían
Hace sólo algunos años el poder realizar estos cambios, sólo eran tema para las novelas o
historietas de ciencia ficción…AHORA SON UNA REALIDAD!!!

El conocimiento profundo de la estructura del ADN, ha permitido la manipulación del material
genético, esto en la actualidad ofrece múltiples beneficios en diferentes campos como por
ejemplo: en la producción de alimentos de mejor calidad, en la medicina, en la industria, en la
minería, etc.

La disciplina encargada del manejo genético es la INGENIERÍA GENÉTICA.


4.1. CONCEPTO


 La INGENIERÍA GENÉTICA es aquella que se basa en la manipulación del material
 genético, es decir la modificación del ADN.

Las investigaciones realizadas hasta el momento, han centrado su interés en una bacteria
llamada Escherichia coli,    por poseer ésta en su interior minicromosomas, llamados
PLÁSMIDOS, que se duplican independientemente del cromosoma principal.

1.2. MÉTODOS

Los métodos más conocidos son:
a. Transgenia
b. Clonación

¿Qué es lo que conoces sobre estos temas?


               TRANSGENIA                                       CLONACIÓN




Ahora bien, veamos cada uno de estos conceptos:




                                              23
a. TRANSGENIA

Se define como tal a la inclusión de material genético ajeno al de un individuo determinado,
llamándose a los individuos resultantes de este proceso, individuos transgénicos. En este
proceso existe siempre un donante y un receptor. ¡Este proceso se lleva cabo muchas veces
en forma natural entre las bacterias!!!

La transgenia presenta tres variantes: la conjugación, la transformación y la transducción.

* La Conjugación: es cuando dos células hacen contacto mediante un puente citoplasmático,
por el que se transfiere una porción de ADN del donante al receptor. La célula receptora
presenta tras la conjugación, un genoma mixto (éste es un fenómeno de reproducción sexual).




                        A1
                                                                            A2




Fuente: Claude Villee




* La Transformación: ocurre cuando algunos fragmentos de bacterias en desintegración son
asimilados por el cromosoma bacteriano de una cepa distinta.




Fuente: Claude Villee




* La Transducción: es un fenómeno semejante al anterior; la diferencia está que en este caso
se utiliza un virus denominado “fago” como vector. El fago incorpora parte del ADN de la célula
huésped en su propio ADN, de manera que puede transportar este ADN incorporado e
introducirlo en una nueva célula huésped.




                                               24
CUADRO SINÓPTICO



                                                   -       Constituye el sistema de información de la célula “Clave
                         ♦       ADN               -       de la Vida”
                                                   -       Historia de su Identificación.
                                                   -       Estructura: Grupo Fosfato, Desoxirribosa, Base Nitrogenada.

                                                   -       Acido Nucleico encargado de la síntesis de proteínas.
                         ♦       ARN
                                                   -       Estructura: Grupo Fosfato, Ribosa, Base Nitrogenada.
                                                                               . Mensajero                Codón
            ÁCIDOS                                 -       Clases              . Transferencia            Anticodón
            NUCLEICOS                                                          . Ribosomal                Proteína


                                                           - REPLICACIÓN: Autoduplicación del ADN para compartir
                         ♦       FUNCIONES
                                                                     material genético cuando se divide.
                                 DE LOS
                                                       -    SINTESIS          . Transcripción       Formación del ARNm
                                 AC.NUCLEICOS
                                                               DE                                   a partir del ADN.
                                                            PROTEINAS         . Traducción          Síntesis de Proteínas.



                         ♦       CONCEPTO              Alteración en el material genético

                             ♦     TIPOS               -    Puntuales o Génicos
                                                       -    Cromosómicos

            MUTACIONES
                                                       -    Tabaquismo
                                                       -    Malos hábitos alimenticios
                                                       -    Rayos solares
 GENETICA                ♦       FACTORES              -    Alcoholismo
MOLECULAR                                              -    Rayos X
                                                       -    Mal manejo de reactivos químicos



                         ♦       CONCEPTO :            Manipulación de genes en beneficio del hombre.

                                                            Clonación                Intercambio de material genético
                                                                                     en forma completa.
                         ♦       METODOS
                                                            Transgenia               Adición de segmentos genéticos.




                         ♦       VECTORES              Agentes que se utilizan para la incorporación o transplante de
                                                       material genético.
            INGENIERIA
            GENETICA                                        Medicina
                         ♦       CAMPOS DE                  Cuidado del Ambiente
                                 APLICACION                 Industria
                                                            Producción de Energía
                                                            Producción de Alimentos


                                                       •    Inicio  : Estados Unidos 1990
                         ♦       PROYECTO
                                                       •    Concepto: Colección completa del Material genético
                                 GENOMA
                                                                      humano.
                                 HUMANO
                                                       •    Estado Actual de la Investigación.




                                              35
AUTOEVALUACIÓN




1. A continuación se presenta en la columna “A” el nombre de diferentes científicos y en la
   columna “B” hallazgos relacionados con el ADN. correlaciona ambas filas:

COLUMNA A                                COLUMNA B

a.   Miescher                    ( )     Descubre que las bacterías virulentas transmitían su
b.   Feulgen                             virulencia a las inofensiva
c.   Griffith                    (   )   Proporcionalidad A-T, C-G
d.   Avery, Mc Leod & Mc carty   (   )   Primera radiografía del ADN
e.   Chargaff                    (   )   Descubre la nucleina
f.   Wilkins                     (   )   Modelo doble helice
g.   Watson y Crick              (   )   ADN tiene afinidad con la fucsima

2. En el ADN las bases nitrogenadas están ligadas al azúcar por un enlace llamado
   __________________ y el azúcar esta ligado al fosfato por un enlace llamado
   ___________________________.

a.   Ester-puente de hidrógeno
b.   Éster-peptídico
c.   Glucosídico-pectídico
d.   Glucosídico-ester


3.    La ubicación de las uniones de moléculas de pentosa con el ácido fosfórico en el ADN se
     da en la siguiente relación:
     a. 3´-5´             b.      5´-3´        c.     1´-5´           d. 5´-1´

4. En la replicación discontinua se forman _____________________________ que son
   unidos por ________________________.

     a.   Bases contínuas – ADN ligasa
     b.   Bases discontínuas –ADN polimerasa
     c.   C. Bases contínuas –ADN polimerasa
     d.   Ninguna de las anteriores

5. Los tripletes o codones que se forman en el ARNm a partir del ADN molde son:

     ADN     ATC        GAT      AAC
     ARN        ____    ____     ____

6. El anticodón del ARNt que se une al primer codón del ARNm es:
   a. AUG             b. AUC          c. UAC         d. UAG              e. CTU


7. El primer aminoácido que se formó fue:
   a. Treonina        b. Metionina   c. Cisteina         d. Alanina



                                                36
8. El cáncer es producido por una mutación de tipo:
   a. Transgénica     b. Cromosómica         c. Inversión     d. N.A.

9. Relaciona ambas columnas:

        Columna A                                      Columna B

a. Conjugación                 ( )       Incorporación completa de genoma
b. Transformación              ( )       Inclusión de material genético a través de fago
c. Traducción                  ( )       El donante se une al receptor por puente
d. Transducción                          citoplasmático


10. La principal importancia por la que el ser humano requiere conocer la composición de su
    genoma es:

   a.   Cultura general
   b.   Posibilidad de curar enfermedades
   c.   Posibilidad de crear nuevos seres humanos
   d.   Adquirir resistencia
   e.   Crear una raza superior




                                             37
GLOSARIO


1. APAREAR.- Unión de las hembras con los machos.

2. CEPA.- Grupo de células derivadas de una misma célula

3. ÉSTER.- Cualquiera de los compuestos químicos que resultan de sustituir átomos de
   hidrógeno de un ácido orgánico e inorgánico por radicales alcohólicos; pueden ser
   considerados como sales en las que los átomos metálicos están reemplazados por
   radicales orgánicos.

4. FAGO.- Es un bacteriofago

5. FERMENTACION.- Proceso químico por la acción de un fermento, que aparece
   íntegramente al final de la serie de reacciones químicas sin haberse modificado.

6. GENOMA.- Conjunto de cromosomas de una célula.

7. GLUCOSIDICO.- Cualquiera de las sustancias orgánicas, existentes en muchos vegetales
   que mediante hidrólisis provocada por la acción de ácidos diluidos dan, como producto de
   descomposición, glucosas y otros cuerpos.

8. INCLUSIÓN.- Acto y efecto de incluir, insertar una cosa a otra.

9. MAPEO.- Método a través del cual se determina la presencia y ordenamiento de las bases
   nitrogenadas del ADN o gen.

10. PENICILINA.- Sustancia antibiótica extraída de los cultivos del moho Penicillum notatum,
    que se emplea para combatir las enfermedades causadas por ciertos microorganismos.

11. PLAGAS.- Copia o abundancia de una cosa nociva

12. RETROVIRUS.- Grupo de virus de la familia Retrovirae, caracterizados por presentar una
    única forma de replicación, valiéndose de su hospedero. En esta replicación utiliza la
    enzima Transcriptasa invertida

13. VACUNA.- Es cualquier virus o principio orgánico que convenientemente preparado se
    inocula a persona o animal para preservarlos de una enfermedad determinada.

14. VIRUS.- Es el organismo de estructura más sencilla que se conoce. Es capaz de
    reproducirse en el seno de células vivas específicas, siendo sus componentes esenciales
    ácidos nucleicos y proteínas.




                                              38
BIBLIOGRAFÍA


BRUCE, Alberts.      Molecular Biology. Nueva York: Editorial Garland Publishing, 1994


CULTURAL DE EDICIONES S.A. Atlas de Biología. Los mecanismos de la vida.
                  España: Editorial Thema. 1996


DIAZ, Oscar y MAGUIÑA, María L. Biología. Perú: Editorial Stella. s/f


DEMOUNEM, R. et alt. Sciences de la vie et de la terre. Francia: Editions Nathan. 1994


ENCICLOPEDIA EN CARTA. Estados Unidos. 1999


FERRE, Hugo          Biología 1. Argentina: Editorial el Ateneo. 1998


ONDARZA, Raúl        Bilogía Moderna. México. Editorial Trillas. 1995.


STRASBURGER et alt. Botánica. España: Editorial Marin.1986

VILLEE, Claude.      Biología. México: Octava ed. 1996




                                                    39
CLAVES




1- c, e, 2- d   3- b 4- d 5- UAG,     6- c 7- d 8- d   9- b, d,   10- b
f, a, d, b                CUA, UUG                     a




                                     40

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  • 1. MINISTERIO DE EDUCACIÓN DINFOCAD/UCAD DINESST/UDCREES PLANCAD SECUNDARIA 2000 CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE Fascículo Autoinstructivo 4.1 Genética Molecular
  • 2. Producción y Publicación: Autoría: Revisión de textos: MINISTERIO DE EDUCACIÓN Universidad Peruana Cayetano Heredia PLANCAD: DINFOCAD/UCAD/PLANCAD Facultad de Educación Jorge Jhoncon Kooyip Van de Velde 160 San Borja Equipo de Trabajo: UDCREES: Lima. Carmen Lauro Guzmán Jorge López Balarezo Luis Huamán Mesía Héctor Yauri Benites Alina Gómez Loarte Irma Zúñiga Estrada César Quiroz Peralta Corrección de Estilo Miguel Incio Barandiarán Diagramación Melisa Paulino Zavaleta Rosa Támara Sarmiento
  • 3. INGRESANDO AL MUNDO DE LA GENÉTICA MOLECULAR Querido Colega a continuación te presentamos un fascículo que te permitirá conocer el mundo de la GENÉTICA MOLECULAR. Observa las siguientes figuras: Ahora responde: ¿A qué se debe que los hijos son tan parecidos a los padres? Tu respuesta, seguramente, será que los hijos son parecidos a los padres debido a que éstos transmiten características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento a sus hijos. La ciencia encargada de estudiar la transmisión de estos caracteres es la GENÉTICA. La genética estudia los caracteres heredables ya sea desde el punto de vista de las leyes de la genética o desde el análisis profundo de las moléculas responsables de la transmisión de las características. La primera es llamada Genética Mendeliana y la segunda Genética Molecular. 1
  • 4. De acuerdo a la lectura anterior completa el siguiente mapa conceptual GENÉTICA Se clasifica en estudiaGENÉTICA MENDELIANA estudia Qué estudia Qué transmite GENÉTICA MOLECULAR De acuerdo a tu experiencia pedagógica, intenta elaborar un concepto de Genética Molecular. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Ahora fundamentamos tu respuesta. 1. CONCEPTO La genética molecular se encarga del estudio de las bases bioquímicas de la herencia biológica, es decir, se refiere a los componentes bioquímicos que constituyen la molécula de ADN y controlan la transmisión de caracteres de una generación a otra. 2
  • 5. Conozcamos en primer lugar a la molécula que guarda el secreto de la vida. 2. EL ADN Ácido desoxirribonucleico En el primer recuadro intenta dibujar el ADN y en el otro construye un concepto del mismo. DIBUJO CONCEPTO 2.1 CONCEPTO El ADN es un ácido nucleico con peso molecular enormemente grande. El ADN constituye el sistema de información que la célula guarda en forma codificada y que el organismo necesita para producir un individuo de su especie. En la actualidad el ADN es uno de los personajes que concita la atención de los científicos, ya que la profundidad de su conocimiento apuesta para el futuro el descubrimiento de los enigmas de la vida. Pero, ¿Qué de especial tiene el ADN para que hoy tienda a acaparar más atención aún que el núcleo atómico, las naves espaciales o la computadora? ¿Por qué su manipulación concita acaloradas controversias? ¿Realmente guarda el secreto de la vida? La molécula de ADN es la vida, es el plano sobre el cual se construye un virus, una bacteria, una planta y un ser humano. El ADN es como una cinta magnética saturada de información permanente e irrepetible; esto último significa que un hombre no podría engendrar jamás una criatura cuyas características sean idénticas a él. La familiar frase “es idéntico a su padre” es falsa, desde el punto de vista genético. Nadie porta un genoma idéntico a manera de imitación perfecta del patrimonio genético de algún ancestro. Nosotros no somos copias fidedignas de ninguno de nuestros 3
  • 6. antepasados. El genoma se renueva generación tras generación. Por ellos se dice que los miembros de una generación presentan diferencias entre sí y con respecto a los padres. Estas diferencias constituyen las VARIACIONES. De acuerdo a la lectura anterior responde: ¿Qué características has heredado de tus padres? ¿Qué variaciones presentas con respecto a tus padres? ¿Qué diferencias físicas, aparte del sexo, tienes respecto a tus hermanos? Si bien en la reproducción sexual no existe una transmisión de caracteres idénticos de los padres, sí existe un proceso que actualmente concita mucha atención y mediante el cual se puede incorporar información idéntica de un individuo a otro. ¿A qué proceso nos referimos? 2.2 HISTORIA DE LA IDENTIFICACIÓN DEL ADN Durante mucho tiempo se pensó que el material hereditario estaba en las proteínas. Esta idea se mantuvo hasta los años 40, cuando se demuestra científicamente que el material hereditario era el ADN. Los hechos más saltantes podemos resumirlos en este cuadro: F. Miescher encuentra una sustancia ácida que llamó NUCLEINA ó ÁCIDO NUCLEICO, a 1869 partir de glóbulos blancos de la pus Felguen descubre la afinidad del ácido nucleico con el colorante fucsina, de allí deduce 1914 que está presente en todas las células. T. Griffith descubre el llamado Factor Transformante, mediante el cual una bacteria 1928 virulenta puede transmitir esta propiedad a otras que no lo son. 1943 Avery, Mc. Leod y Mc Carty demostraron que el Factor Transformante era el ADN. E. Chargaff descubre la relación en cuanto a posición de las bases nitrogenadas 1950 Citosina-Guanina y Timina-Adenina. Además, de que su proporción varia entre las especies. J. Watson y F. Crick, proponen el modelo de doble hélice para representar la estructura 1953 del ADN, a partir de la primera radiografía del ADN obtenida por Wilkins 4
  • 7. En base a la lectura anterior construyamos ahora una línea del tiempo 1869 1914 1928 1943 1950 1953 1869 Ahora te invitamos a investigar lo siguiente: ¡ADELANTE, TÚ PUEDES! ¿Cómo atacan los virus a las bacterias? ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ¿Todos los virus tendrán ADN? _____ o ______ Explica tu respuesta ________________________________________________ ________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 2. 3 ¿CUÁL ES LA ESTRUCTURA DEL ADN? Para comprender la estructura del ADN, antes debemos conocer lo que es un ácido nucleico. 2. 3.1 ÁCIDOS NUCLEICOS Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, controlan los procesos básicos de todos los seres vivos, como: codificación, transmisión y traducción de información genética. Los ácidos nucleicos son: 5
  • 8. El ácido desoxirribonucleico - ADN • El ácido ribonucleico - ARN CONTROLAN LA ADN CODIFICACIÓN TRANSMISIÓN TRADUCCIÓN ARN INFORMACIÓN GENÉTICA ¿DÓNDE SE ENCUENTRAN? ADN ARN Se encuentra en los Se encuentra en el núcleo; en el citoplasma cromosomas contenidos en el como ARNm, ARNt y ARNr. También en el núcleo de las células animales citoplasma de bacterias y dentro de los virus y vegetales. En las bacterias (Retrovirus). como material disperso en el citoplasma. Y en los virus, formando el núcleo viral. ¿CUÁL ES LA UNIDAD DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS? La unidad de los ácidos nucleicos es el NUCLEOTIDO el cual está formado químicamente por: –3 * GRUPO FOSFATO (PO4) que proviene del ácido fosfórico y lo representamos: : * PENTOSA: es un azúcar de cinco carbonos y lo representamos * BASE NITROGENADA: que lo representaremos como * ENLACES ATÓMICOS: Ahora, observa la unión adecuada de los componentes de un nucleótido y escribe el nombre de cada parte: NUCLEÓTIDO = GRUPO ...................... + ............................ + .......................... 6
  • 9. ¿CUÁNTAS CLASES DE BASES NITROGENADAS EXISTEN? Existen dos clases: PURINAS o PÚRICAS PIRIMIDINAS o PIRIMÍDICAS ADENINA : A TIMINA : T GUANINA: G CITOSINA: C URACILO : U 2.3.2 ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN El ADN ESTÁ FORMADO POR: • GRUPO FOSFATO O O P O O • AZÚCAR: DESOXIRRIBOSA (formado por 5 carbonos) • BASES NITROGENADAS: PÚRICAS PIRIMÍDICAS ADENINA TIMINA GUANINA CITOCINA De unir los elementos que forman el ADN obtendremos: 7
  • 10. El dibujo presenta las posiciones del Carbono en el Azúcar James Watson y Francis Crick, 1953. “El Modelo de la Doble Hélice del ADN” 8
  • 11. Este es el modelo presentado por los científicos James Watson y Francis Crick (Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1962). Ellos plantearon que el ADN está formado por dos cadenas largas de nucleótidos antiparalelas entrelazadas a manera de escalera de caracol o doble hélice. El esqueleto de cada una de las cadenas está formado por grupos fosfato y azúcar. Los peldaños están constituidas por las bases nitrogenadas Se dice que las cadenas son antiparalelas por su organización estructural, que permite el establecimiento de puentes de hidrógeno (enlaces) para unir ambas cadenas (ver figura de estructura de ADN. Las dos cadenas están unidas de tal manera que: La Adenina siempre va unida a la Timina La Guanina a la Citosina Las bases nitrogenadas están ligadas al azúcar por un ENLACE GLOCOSÍDICO y el azúcar está ligado al fosfato por un ENLACE ESTER. En el dibujo anterior ubica estos dos enlaces. En la unión de las bases se establece enlaces de hidrógeno, la Adenina forma un doble enlace con la Timina y la Citocina un triple enlace con la Guanina. La secuencia de esta base se puede repetir indefinidamente en cualquier orden, siempre que: A va unida a ………………… G va unida a ………………… 9
  • 12. Después de haber reflexionado sobre la estructura del ADN, responde: 1. ¿Cuál es la composición del ADN? 2. ¿Cuál es la ubicación de las moléculas de pentosa con el grupo fosfato? AHORA INVESTIGA: 1. ¿Cuál es la diferencia entre una base púrica y una pirimídica? 2. ¿Por qué existe doble enlace para la unión de la T-A y triples para la unión C-G? 2.3.3 Estructura del ARN Es similar al ADN, excepto: Por la presencia del Uracilo en lugar de la Timina y Ribosa en lugar de la Desoxirribosa. Por lo tanto el ARN está formado por las siguientes bases nitrogenadas: _______________________ El ADN presente dos cadenas de polinucleótidos, mientras que el ARN presenta una sola cadena. Este es el ARN 10
  • 13. ¿CUÁLES SON LAS CLASES DE ARN? Las clases de ARN son: 1. ARN Mensajero (ARNm).- es aquel que se forma a partir del ADN, teniendo en cuenta la regla de la complementariedad; donde esta la G en la cadena de ADN le corresponde una C, donde está la C le corresponde la G, donde está la T le corresponde la A, y donde está la A le corresponde la U (Uracilo). La información contenida en el ARNm está organizada en tripletes llamados CODONES, esta información es llevada hasta el ribosoma para la síntesis de proteínas. CADENA DE ADN A T G C A U A C G U CODÓN CADENA DE ARNm 2. ARN de Transferencia (ARNt).- es aquel que recoge los distintos aminoácidos presentes en el citoplasma para el proceso de traducción. Lleva la información en tripletes de bases complementarios llamados ANTICODONES, al códón cuya combinación de bases nitrogenadas corresponda al aminoácido que transporta el ARNt (ver cuadro) C G U 3. ARN RIBOSOMAL.- Es el que se encuentra en el ribosoma, está constituido por dos subunidades, una sirve del punto de enganche del ARNm, mientras que la otra unidad es la que engancha al ARNt 11
  • 14. ACTIVIDAD: CITOPLASMA NÚCLEO C G U 3 1. 2. RIBOSOMA ADN Después de observar el dibujo realiza lo que se te pide: • En N° 1 representa al ____________________________, marca con una línea roja entrepunteada su salida y punto de llegada. • El N°2 representa al _____________________________, marca con una línea amarilla entrepunteada su punto de llegada. • El N°3 representa al _____________________________, ¿para que le sirve sus dos sub- unidades? Ahora responde: ¿Qué diferencia y semejanzas encuentras entre el ADN y el ARN? ADN ARN DIFERENCIAS SEMEJANZAS 2.3.4 FUNCIONES DEL ADN Y ARN REPLICACIÓN o AUTODUPLICACIÓN o SÍNTESIS DEL ADN El ADN, como ya hemos visto, es la molécula que transporta la información genética. El ADN es como una matriz que lleva un código determinado, es así que participa sobre todo en dos 12
  • 15. procesos: el de reduplicarse en forma idéntica y, además, el de entregar su información para la producción de proteínas en otro proceso denominado transcripción. ¿QUÉ ES LA REPLICACIÓN? Es un proceso a través del cual el ADN produce copias exactamente iguales a sí mismo. Esto ocurre antes de la división celular, durante la interfase. ¿CÓMO SE REALIZA LA REPLICACIÓN? La replicación de ADN se inicia con el desarrollo y separación de las dos cadenas de polinucleótidos. Esta separación ocurre en el llamado SITIO DE INICIACIÓN y se produce gracias a la enzima ADN POLIMERASA (ADNpol). La replicación se realiza teniendo en cuenta la complementariedad de bases: donde va “A” se coloca la “T”, donde va la “T” se coloca la “A”, donde está la “G” va la “C” y donde va la “C” se ubica la “G”. Se conoce que la replicación de la cadena de ADN no se produce de la misma manera. Mientras que en la cadena de ADN cuya dirección va de 3´a 5´ , la nueva cadena sigue la dirección de 5´a 3´ la cual se produce en forma continua. Esto no ocurre en la cadena complementaria parental ya que para que la nueva cadena pueda duplicarse en dirección 5´a 3´(única dirección posible) lo debe hacer fragmentadamente, en segmentos que toman el nombre de FRAGMENTOS DE OKASAKI, los cuales son unidos gracias a la enzima ADN LIGASA ((ADNlig) (ver gráfica a continuación). AUTODUPLICACIÓN DISCONTINUA 31 51 1 3 FRAGMENTO DE OKASAKI 51 ADN ligasa ADN polimerasa 51 31 AUTODUPLICACIÓN CONTINUA ¿Cuál es la diferencia que existe entre la ADNpol y ADN ligasa? INVESTIGA ¿Cuántos genes tiene un cromosoma humano? ¿Cuántos nucleótidos tiene un gen? 13
  • 16. LA TRANSCRIPCIÓN o SÍNTESIS DE ARN El ADN también tiene la información para la producción de proteínas en la célula. Este proceso se lleva acabo mediante el proceso denominado transcripción. ¿QUÉ ES LA TRANSCRIPCIÓN? La transcripción es el proceso a través del cual se forma el ARNm a partir de la información del ADN con la finalidad de sintetizar proteínas. El ADN, como sabemos, presenta dos cadenas de polinucleótidos. En la síntesis o transcripción del ADN participa una de sus cadenas, que recibe el nombre de cadena molde, mientras que la otra cadena se le denomina complementaria. A G T C A G T C 1. ADN MOLDE Indica cuál de Las dos cadenas T C A G T C A G Participa en La transcripción 2. ADN COMPLEMENTARIO ¿CÓMO SE REALIZA LA TRANSCRIPCIÓN? Se inicia cuando el ADN se abre por efecto de la enzima ARN polimerasa (ARNpol) dejando libre al ADN molde e iniciando el proceso de alargamiento del ARNm, mediante la complementariedad con la cadena molde del ADN: donde va la “A” se coloca la “T”, donde va la “T” se coloca la “U”, donde va la “G” se coloca la “C” y donde va la “C” se coloca la “G”. En el ADN existen secuencias específicas que indican al ARNpol donde termina la lectura del gen y provocan la culminación de la síntesis del ARNm. El primer triplete de bases del ADN que codifica el primer aminoácido del GEN (esto lo realiza en el siguiente paso denominado TRADUCCIÓN) es TAC, por lo que el primer codón del ARNm es AUG. Los tripletes de bases de terminación presentes al final de cada gen son ATT, ATC ó ACT, que en la secuencia del ARNm se transcribirán como: Tripletes de ATT ATC ACT terminación en ADN Codones del ARNm 14
  • 17. ¿CÓMO SE REALIZA LA MADURACIÓN DEL ARN? En los procariontas, una vez formada la molécula de ARN o incluso antes de finalizar su síntesis, empieza a ser traducida en proteínas. En cambio, en las eucariontas, antes de transformarse en ARNm, ARNt, y ARNr, y traducirse en proteínas, tiene que pasar por un proceso de maduración. La maduración del ARN primario, se realiza en el núcleo de la célula, los ARN que resulten serán más cortos que el primario. Existen segmentos que se mantienen en el ARN maduro, a éstos se les llama EXONES, mientras que los que son descartados se llaman INTRONES. Al madurar el ARN adopta dos formas: ARNm y ARNt, éstos se convierten en los verdaderos ejecutores de las órdenes dadas por el ADN para la SÍNTESIS DE PROTEÍNAS. Después de haber reflexionado sobre el tema responde: 1. ¿Qué pasaría si en la transcripción no participase la ARNpol? 2. ¿Cuál es el primer triplete (codón) del ARNm? ___________________________________________ 3. ¿Cuáles son los tripletes (codones) de terminación del ARNm? 4. ¿Cuántas cadenas de polinucleótidos tiene el ARNm? LA TRADUCCIÓN ¿Sabías que la traducción permite la síntesis de proteínas? ??? ¿QUÉ ES LA TRADUCCIÓN? Es la última etapa de la síntesis de las proteínas. En esta etapa los codones sintetizarán las proteínas a partir de la información que es presentada por el ARNm al ARNt. ¿CÓMO SE REALIZA LA TRADUCCIÓN? Se realiza a través de tres etapas: 15
  • 18. 4. LA INGENIERIA GENÉTICA Lee atentamente el siguiente caso: ¿? Isidro vive en las alturas de Cerro de Pasco, en estas zonas las nevadas son frecuentes, hecho que le preocupa, porque varias veces ha quemado sus cosechas. Lo que no llega a entender Isidro es por qué, aunque la gran mayoría de su cultivo se perdió por la última nevada, quedó viva sólo una planta de una semilla nueva que le regalaron…. tal vez su perplejidad dure mucho tiempo, pues ahora él se dedicará a cosechar de esa planta a la que no le ocurrió nada. Tal vez nunca sepa que aquella semilla que le obsequiaron —y que es la única resistente al frío— era el producto final de largos años de combinación de material genético realizado en el laboratorio, con las técnicas de la llamada Ingeniería Genética. Ahora observa los siguientes dibujos: Dolly Vino Queso ¿Sabías que los científicos han logrado mejorar la calidad de estos productos con ingeniería genética? En función a la lectura del caso y la observación de los esquemas, responde: ¿Cómo crees que los científicos han logrado la resistencia de esta planta al frío, la clonación de la oveja y el mejoramiento de los productos? 22
  • 19. Todo esto se ha logrado al introducir en éstos productos genes que antes no poseían Hace sólo algunos años el poder realizar estos cambios, sólo eran tema para las novelas o historietas de ciencia ficción…AHORA SON UNA REALIDAD!!! El conocimiento profundo de la estructura del ADN, ha permitido la manipulación del material genético, esto en la actualidad ofrece múltiples beneficios en diferentes campos como por ejemplo: en la producción de alimentos de mejor calidad, en la medicina, en la industria, en la minería, etc. La disciplina encargada del manejo genético es la INGENIERÍA GENÉTICA. 4.1. CONCEPTO La INGENIERÍA GENÉTICA es aquella que se basa en la manipulación del material genético, es decir la modificación del ADN. Las investigaciones realizadas hasta el momento, han centrado su interés en una bacteria llamada Escherichia coli, por poseer ésta en su interior minicromosomas, llamados PLÁSMIDOS, que se duplican independientemente del cromosoma principal. 1.2. MÉTODOS Los métodos más conocidos son: a. Transgenia b. Clonación ¿Qué es lo que conoces sobre estos temas? TRANSGENIA CLONACIÓN Ahora bien, veamos cada uno de estos conceptos: 23
  • 20. a. TRANSGENIA Se define como tal a la inclusión de material genético ajeno al de un individuo determinado, llamándose a los individuos resultantes de este proceso, individuos transgénicos. En este proceso existe siempre un donante y un receptor. ¡Este proceso se lleva cabo muchas veces en forma natural entre las bacterias!!! La transgenia presenta tres variantes: la conjugación, la transformación y la transducción. * La Conjugación: es cuando dos células hacen contacto mediante un puente citoplasmático, por el que se transfiere una porción de ADN del donante al receptor. La célula receptora presenta tras la conjugación, un genoma mixto (éste es un fenómeno de reproducción sexual). A1 A2 Fuente: Claude Villee * La Transformación: ocurre cuando algunos fragmentos de bacterias en desintegración son asimilados por el cromosoma bacteriano de una cepa distinta. Fuente: Claude Villee * La Transducción: es un fenómeno semejante al anterior; la diferencia está que en este caso se utiliza un virus denominado “fago” como vector. El fago incorpora parte del ADN de la célula huésped en su propio ADN, de manera que puede transportar este ADN incorporado e introducirlo en una nueva célula huésped. 24
  • 21. CUADRO SINÓPTICO - Constituye el sistema de información de la célula “Clave ♦ ADN - de la Vida” - Historia de su Identificación. - Estructura: Grupo Fosfato, Desoxirribosa, Base Nitrogenada. - Acido Nucleico encargado de la síntesis de proteínas. ♦ ARN - Estructura: Grupo Fosfato, Ribosa, Base Nitrogenada. . Mensajero Codón ÁCIDOS - Clases . Transferencia Anticodón NUCLEICOS . Ribosomal Proteína - REPLICACIÓN: Autoduplicación del ADN para compartir ♦ FUNCIONES material genético cuando se divide. DE LOS - SINTESIS . Transcripción Formación del ARNm AC.NUCLEICOS DE a partir del ADN. PROTEINAS . Traducción Síntesis de Proteínas. ♦ CONCEPTO Alteración en el material genético ♦ TIPOS - Puntuales o Génicos - Cromosómicos MUTACIONES - Tabaquismo - Malos hábitos alimenticios - Rayos solares GENETICA ♦ FACTORES - Alcoholismo MOLECULAR - Rayos X - Mal manejo de reactivos químicos ♦ CONCEPTO : Manipulación de genes en beneficio del hombre. Clonación Intercambio de material genético en forma completa. ♦ METODOS Transgenia Adición de segmentos genéticos. ♦ VECTORES Agentes que se utilizan para la incorporación o transplante de material genético. INGENIERIA GENETICA Medicina ♦ CAMPOS DE Cuidado del Ambiente APLICACION Industria Producción de Energía Producción de Alimentos • Inicio : Estados Unidos 1990 ♦ PROYECTO • Concepto: Colección completa del Material genético GENOMA humano. HUMANO • Estado Actual de la Investigación. 35
  • 22. AUTOEVALUACIÓN 1. A continuación se presenta en la columna “A” el nombre de diferentes científicos y en la columna “B” hallazgos relacionados con el ADN. correlaciona ambas filas: COLUMNA A COLUMNA B a. Miescher ( ) Descubre que las bacterías virulentas transmitían su b. Feulgen virulencia a las inofensiva c. Griffith ( ) Proporcionalidad A-T, C-G d. Avery, Mc Leod & Mc carty ( ) Primera radiografía del ADN e. Chargaff ( ) Descubre la nucleina f. Wilkins ( ) Modelo doble helice g. Watson y Crick ( ) ADN tiene afinidad con la fucsima 2. En el ADN las bases nitrogenadas están ligadas al azúcar por un enlace llamado __________________ y el azúcar esta ligado al fosfato por un enlace llamado ___________________________. a. Ester-puente de hidrógeno b. Éster-peptídico c. Glucosídico-pectídico d. Glucosídico-ester 3. La ubicación de las uniones de moléculas de pentosa con el ácido fosfórico en el ADN se da en la siguiente relación: a. 3´-5´ b. 5´-3´ c. 1´-5´ d. 5´-1´ 4. En la replicación discontinua se forman _____________________________ que son unidos por ________________________. a. Bases contínuas – ADN ligasa b. Bases discontínuas –ADN polimerasa c. C. Bases contínuas –ADN polimerasa d. Ninguna de las anteriores 5. Los tripletes o codones que se forman en el ARNm a partir del ADN molde son: ADN ATC GAT AAC ARN ____ ____ ____ 6. El anticodón del ARNt que se une al primer codón del ARNm es: a. AUG b. AUC c. UAC d. UAG e. CTU 7. El primer aminoácido que se formó fue: a. Treonina b. Metionina c. Cisteina d. Alanina 36
  • 23. 8. El cáncer es producido por una mutación de tipo: a. Transgénica b. Cromosómica c. Inversión d. N.A. 9. Relaciona ambas columnas: Columna A Columna B a. Conjugación ( ) Incorporación completa de genoma b. Transformación ( ) Inclusión de material genético a través de fago c. Traducción ( ) El donante se une al receptor por puente d. Transducción citoplasmático 10. La principal importancia por la que el ser humano requiere conocer la composición de su genoma es: a. Cultura general b. Posibilidad de curar enfermedades c. Posibilidad de crear nuevos seres humanos d. Adquirir resistencia e. Crear una raza superior 37
  • 24. GLOSARIO 1. APAREAR.- Unión de las hembras con los machos. 2. CEPA.- Grupo de células derivadas de una misma célula 3. ÉSTER.- Cualquiera de los compuestos químicos que resultan de sustituir átomos de hidrógeno de un ácido orgánico e inorgánico por radicales alcohólicos; pueden ser considerados como sales en las que los átomos metálicos están reemplazados por radicales orgánicos. 4. FAGO.- Es un bacteriofago 5. FERMENTACION.- Proceso químico por la acción de un fermento, que aparece íntegramente al final de la serie de reacciones químicas sin haberse modificado. 6. GENOMA.- Conjunto de cromosomas de una célula. 7. GLUCOSIDICO.- Cualquiera de las sustancias orgánicas, existentes en muchos vegetales que mediante hidrólisis provocada por la acción de ácidos diluidos dan, como producto de descomposición, glucosas y otros cuerpos. 8. INCLUSIÓN.- Acto y efecto de incluir, insertar una cosa a otra. 9. MAPEO.- Método a través del cual se determina la presencia y ordenamiento de las bases nitrogenadas del ADN o gen. 10. PENICILINA.- Sustancia antibiótica extraída de los cultivos del moho Penicillum notatum, que se emplea para combatir las enfermedades causadas por ciertos microorganismos. 11. PLAGAS.- Copia o abundancia de una cosa nociva 12. RETROVIRUS.- Grupo de virus de la familia Retrovirae, caracterizados por presentar una única forma de replicación, valiéndose de su hospedero. En esta replicación utiliza la enzima Transcriptasa invertida 13. VACUNA.- Es cualquier virus o principio orgánico que convenientemente preparado se inocula a persona o animal para preservarlos de una enfermedad determinada. 14. VIRUS.- Es el organismo de estructura más sencilla que se conoce. Es capaz de reproducirse en el seno de células vivas específicas, siendo sus componentes esenciales ácidos nucleicos y proteínas. 38
  • 25. BIBLIOGRAFÍA BRUCE, Alberts. Molecular Biology. Nueva York: Editorial Garland Publishing, 1994 CULTURAL DE EDICIONES S.A. Atlas de Biología. Los mecanismos de la vida. España: Editorial Thema. 1996 DIAZ, Oscar y MAGUIÑA, María L. Biología. Perú: Editorial Stella. s/f DEMOUNEM, R. et alt. Sciences de la vie et de la terre. Francia: Editions Nathan. 1994 ENCICLOPEDIA EN CARTA. Estados Unidos. 1999 FERRE, Hugo Biología 1. Argentina: Editorial el Ateneo. 1998 ONDARZA, Raúl Bilogía Moderna. México. Editorial Trillas. 1995. STRASBURGER et alt. Botánica. España: Editorial Marin.1986 VILLEE, Claude. Biología. México: Octava ed. 1996 39
  • 26. CLAVES 1- c, e, 2- d 3- b 4- d 5- UAG, 6- c 7- d 8- d 9- b, d, 10- b f, a, d, b CUA, UUG a 40