Copiar en el cuaderno de ciencias naturales el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co a más tardar el 12 de marzo de 2021.
Duplicación del ADN
El proceso de duplicación o autoduplicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera, de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "réplicas" de la primera y la última. Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que los dos polímeros complementarios del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementación entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.
El proceso de duplicación inicia durante la etapa S de la interfase del ciclo celular. Dicha etapa comienza con una dotación 2n en células diploides o autosómicas y n en células haploides (generalmente las que conforman los gametos sexuales); en ambos casos n corresponde a la dotación de cromosomas correspondientes a cada especie de ser vivo. Para los seres humanos, esta dotación n corresponde a 23 cromosomas, que en cada célula de nuestro cuerpo es representado por un juego proveniente del padre y uno de la madre, por ello, se dice que los seres humanos tienen 46 cromosomas o 2n (2x23). Al final de la etapa S la célula autosómica humana tiene un total del 2x46 cromosomas, es decir 2x(2n); mientras que las células haploides terminan esta etapa con 2xn cromosomas.
Este proceso esta mediado por enzimas, las cuales son moléculas proteicas que intervienen en todos los pasos de la duplicación. En el caso de las bacterias, al tener una molécula de ADN, la hélice de ADN se abre por acción de una helicasa, que separa los puentes hidrógeno de la doble hélice. Posteriormente llega una enzima ARN polimerasa o primasa, inicia el proceso en los primeros pares de nucleótidos, y luego llega la ADN polimerasa, la síntesis de nucleótidos se lleva a cabo en sentido 5´- 3´, es decir, que la nueva cadena de nucleótidos se ensambla en sentido 5´- 3´; pero, como la cadena de ADN es inversa, la cadena que inicia el proceso es la principal y queda una cadena atrasada a la cual se le unen unas enzimas que la estabilizan y cuando alcanza cierta longitud inicia de la misma manera. Al final del proceso otras enzimas reemplazan el primer fragmento de ARN por ADN.
En el caso de las células eucariotas, debido a la longitud del genoma se forman varios Bucles de duplicación denominados replicones. Todos los replicones avanzan sobre el genoma hasta que termina el proceso. Cada uno de estos replicones involucra varios tipos de enzimas y su complejidad es mayor que en las bacterias. Inicia con una enzima que identifica uno de los bucles de duplicación denominada topoisomerasa, la cual aplana la hélice de ADN. Luego llega la helicasa, que al igual que en las bacterias, separa los puentes de hidrógeno de la doble cadena de ADN, luego llega una ARN polimerasa y sintetiza un pequeño fragmento de ARN en sentido 5´- 3´ y, al igual que en las bacterias luego se sintetiza ADN mediante una enzima ADN polimerasa. Esto sobre la cadena principal, sin embargo, la cadena atrasada debe adelanta el mismo proceso en una serie de aproximadamente 200 nucleótidos de longitud denominada fragmento de okazaki. Asimismo, los fragmentos de ARN que se sintetizan son reemplazados posteriormente por ADN en la cadena principal y la cadena atrasada. En cada replicón o bucle de duplicación se acumulan varios fragmentos de okasaki. Finalmente, la topoisomerasa vuelve a estabilizar la hélice de ADN que se ha sintetizado y otra enzima polimerasa se encarga de agregar grupos fosfato en los espacios entre ADN y ARN del comienzo del proceso y termina con dos copias de ADN cuando todos los bucles culminan su actividad.
Ejercicio
1. Copiar en el cuaderno a mano el texto y hacer los respectivos dibujos
2. En una secuencia de al menos 4 dibujos explicar el proceso de duplicación
TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:
Copiar en el cuaderno de ciencias naturales, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 8 de marzo para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 12 de marzo de 2021.
OPCIÓN PARA LOS QUE DESEEN MEJORAR DE UNA A DOS UNIDADES ALGUNA DE LAS CALIFICACIONES DE LOS TALLERES ANTERIORES: Elaborar un video de un minuto de duración acerca de la importancia de cuidar el recurso hídrico en nuestro planeta, para la celebración del día del agua el próximo 22 de marzo, teniendo en cuenta: (1) NO MOSTRAR LA CARA DEL ESTUDIANTE, usar titeres, emojis, caricaturas u otras opciones, si se usan personajes (2) usar audio fuerte y claro (3) no decir malas palabras en el video (4) colocar nombre completo del autor, curso y jornada o al comienzo o al final del video. ESTE VIDEO SE RECIBIRÁ CON LOS MISMOS PLAZOS DE LA ACTIVIDAD
Copiar en el cuaderno de ciencias naturales el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co a más tardar el 26 de febrero de 2021.
Ácido desoxirribonucleico (ADN o DNA)
El ácido desoxirribonucleico, conocido también por las siglas ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos y algunos virus; también es responsable de la transmisión hereditaria. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.
Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben expresarse. La información contenida en los genes (genética) se emplea para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se utilizan para la construcción de los organelos celulares, entre otras funciones.
Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la célula se divida. Los organismos eucariotas (por ejemplo, animales, plantas y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y una mínima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros organizadores de microtúbulos o centríolos, en caso de tenerlos; los organismos procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la célula y, por último, los virus ADN lo hacen en el interior de la cápside de naturaleza proteica. Existen multitud de proteínas, como por ejemplo las histonas y los factores de transcripción, que se unen al ADN dotándolo de una estructura tridimensional determinada y regulando su expresión. Los factores de transcripción reconocen secuencias reguladoras del ADN y especifican la pauta de transcripción de los genes. El material genético completo de una dotación cromosómica se denomina genoma y, con pequeñas variaciones, es característico de cada especie.
El ADN está compuesto por una hélice de dos cadenas inversas de nucleótidos. La doble hélice de ADN se mantiene estable mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a cada una de las dos hebras. Los puentes de hidrógeno son uniones más débiles que los típicos enlaces químicos covalentes, como los que conectan los átomos en cada hebra de ADN, pero más fuertes que interacciones hidrófobas individuales, enlaces de Van der Waals, etc. Como los puentes de hidrógeno no son enlaces covalentes, pueden romperse y formarse de nuevo de forma relativamente sencilla. Por esta razón, las dos hebras de la doble hélice pueden separarse como una cremallera, bien por fuerza mecánica o por alta temperatura. La doble hélice se estabiliza además por el efecto hidrofóbico y el apilamiento, que no se ven influidos por la secuencia de bases del ADN.
Cada tipo de base en una hebra forma un enlace únicamente con un tipo de base en la otra hebra, lo que se denomina complementariedad de las bases. Así, las purinas forman enlaces con las pirimidinas, de forma que A se enlaza solo con T, y C solo con G. La organización de dos nucleótidos apareados a lo largo de la doble hélice se denomina apareamiento de bases. Como resultado de esta complementariedad, toda la información contenida en la secuencia de doble hebra de la hélice de ADN está duplicada en cada hebra, lo cual es fundamental durante el proceso de replicación del ADN. En efecto, esta interacción reversible y específica entre pares de bases complementarias es crítica para todas las funciones del ADN en los organismos vivos.
Como se ha indicado anteriormente, los dos tipos de pares de bases forman un número diferente de enlaces de hidrógeno: A=T forman dos puentes de hidrógeno, y C≡G forman tres puentes de hidrógeno (ver imágenes). El par de bases GC es por tanto más fuerte que el par de bases AT. Como consecuencia, tanto el porcentaje de pares de bases GC como la longitud total de la doble hélice de ADN determinan la fuerza de la asociación entre las dos hebras de ADN. Las dobles hélices largas de ADN con alto contenido en GC tienen hebras que interaccionan más fuertemente que las dobles hélices cortas con alto contenido en AT. Por esta razón, las zonas de la doble hélice de ADN que necesitan separarse fácilmente tienden a tener un alto contenido en AT. En el laboratorio, la fuerza de esta interacción puede medirse buscando la temperatura requerida para romper los puentes de hidrógeno, la temperatura de fusión. Cuando todas las pares de bases en una doble hélice se funden, las hebras se separan en solución en dos hebras completamente independientes. Estas moléculas de ADN de hebra simple no tienen una única forma común, sino que algunas conformaciones son más estables que otras.
La doble hélice es una espiral dextrógira, esto es, cada una de las cadenas de nucleótidos gira a la derecha; esto puede verificarse si nos fijamos, yendo de abajo a arriba, en la dirección que siguen los segmentos de las hebras que quedan en primer plano. Si las dos hebras giran a derechas se dice que la doble hélice es dextrógira, y si giran a izquierdas, levógira (esta forma puede aparecer en hélices alternativas debido a cambios conformacionales en el ADN). Pero en la conformación más común que adopta el ADN, la doble hélice es dextrógira, girando cada par de bases respecto al anterior unos 36º.
Cuando las dos hebras de ADN se enrollan una sobre la otra (sea a derechas o a izquierdas), se forman huecos o hendiduras entre una hebra y la otra, dejando expuestos los laterales de las bases nitrogenadas del interior.
Una secuencia de ADN se denomina “sentido” si su secuencia es la misma que la secuencia de un ARN mensajero que se traduce en una proteína. La secuencia de la hebra de ADN complementaria se denominan ”antisentido”. En ambas hebras de ADN de la doble hélice pueden existir tanto secuencias “sentido”, que codifican ARNm, como “antisentido”, que no lo codifican. Es decir, las secuencias que codifican ARNm no están todas presentes en una sola de las hebras, sino repartidas entre las dos hebras. Tanto en procariotas como en eucariotas se producen ARN con secuencias antisentido, pero la función de esos ARN no está completamente clara. Se ha propuesto que los ARN antisentido están implicados en la regulación de la expresión génica mediante apareamiento ARN-ARN: los ARN antisentido se aparearían con los ARNm complementarios, bloqueando de esta forma su traducción.
La información de un genoma está contenida en los genes, y al conjunto de toda la información que corresponde a un organismo se le denomina su genotipo. Un gen es una unidad de herencia y es una región de ADN que influye en una característica particular de un organismo (como el color de los ojos, por ejemplo). Los genes contienen un "marco de lectura abierto" que puede transcribirse, además de secuencias reguladoras, tales como promotores, que controlan la transcripción del marco de lectura abierto.
Ácido ribonucleico (ARN o RNA)
El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus. Cabe aclarar que en el ARN no hay timina, ya que se reemplaza por uracilo.
El ARN se puede definir como la molécula formada por un cadena simple de ribonucleótidos, cada uno de ellos formado por ribosa, un fosfato y una de las cuatro bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina y uracilo). El ARN celular es lineal y monocatenario (de una sola cadena), pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra.
En los organismos celulares desempeña diversas funciones. Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más versátil que el ADN.
Clases de ARN
El ARN mensajero (ARNm) es el tipo de ARN que lleva la información del ADN a los ribosomas, el lugar de la síntesis de proteínas. La secuencia de nucleótidos del ARNm determina la secuencia de aminoácidos de la proteína. Por ello, el ARNm es denominado ARN codificante.
No obstante, muchos ARN no codifican proteínas, y reciben el nombre de ARN no codificantes; se originan a partir de genes propios (genes ARN), o son los intrones rechazados durante el proceso de splicing. Son ARN no codificantes el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr), que son elementos fundamentales en el proceso de traducción, y diversos tipos de ARN reguladores.
ARN mensajero (ARNm)
El ARN mensajero (ARNm o RNAm) es el que lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN, lugar en que está inscrita, hasta el ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. Es por lo tanto, una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína, y el apelativo de "mensajero", es del todo descriptivo. En los eucariotas, el ARNm se sintetiza en el nucleoplasma del núcleo celular y donde es procesado antes de acceder al citosol, donde se hallan los ribosomas, a través de los poros de la envoltura nuclear.
ARN de transferencia (ARNt)
Los ARN de transferencia (ARNt o tRNA) son cortos polímeros de unos 80 nucleótidos, que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento; se unen a lugares específicos del ribosoma durante la traducción. Tienen un sitio específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un anticodón formado por un triplete de nucleótidos que se une al codón complementario del ARNm mediante puentes de hidrógeno. Estos ARNt, al igual que otros tipos de ARN, pueden ser modificados post-transcripcionalmente por enzimas. La modificación de alguna de sus bases es crucial para la descodificación de ARNm y para mantener la estructura tridimensional del ARNt.
ARN ribosómico o ribosomal (ARNr)
El ARN ribosómico o ribosomal (ARNr o RNAr) se halla combinado con proteínas para formar los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos. En procariotas, la subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas de ARNr y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor contiene tres moléculas de ARNr y la menor, una. En ambos casos, sobre el armazón constituido por los ARNm se asocian proteínas específicas. El ARNr es muy abundante y representa el 80 % del ARN hallado en el citoplasma de las células eucariotas. Los ARN ribosómicos son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como ribozimas.
Ejercicio
1. Copiar en el cuaderno, a mano el texto completo y hacer los respectivos dibujos.
2. Explicar en un dibujo de
los nucleótidos, la diferencia entre ADN y ARN y hacer un dibujo de cada uno de
los tres tipos de ARN.
Copiar en el cuaderno de ciencias naturales, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co a más tardar el 26 de febrero de 2021.
