Unidad 1: Información génica y proteínas.

1. Colegio Santa Sabina Cuarto año Medio Depto. De Ciencias Prof. Paulette Rivera F. Unidad 1: Información génica y proteínas. Aprendizaje esperado: Comprender que el DNA es el material genético que especifica las propiedades hereditarias de cada especie, su conservación y sus cambios evolutivos. Contiene la información genética en todos los seres vivos, dirige la síntesis de proteínas y guía su propia replicación durante la preparación para la división celular. Conocer el fundamento de la continuidad de la vida, a través de la replicación del DNA y del flujo de la información genética desde el DNA a las proteínas, se encuentra en la estructura del DNA revelada por James Watson y Francis Crick en 1954: una doble hélice compuesta de dos cadenas de ácidos nucleicos, entrelazadas y orientadas en direcciones opuestas, manteniéndose juntas por débiles puentes de hidrógeno complementarios entre los pares de bases, Adenina (A) y Timina (T); y Guanina (G) y Citosina (C). La complementariedad A-T y G-C de los ácidos nucleicos constituye el principio fundamental para la replicación del DNA con la fidelidad necesaria para asegurar la continuidad de la vida y para la expresión de la información genética en proteínas.

2. El ADN como Material Genético • ¿Qué es la información genética? • ¿Dónde se encuentra la información genética en las células? • ¿Cómo se produce la variabilidad en las especies? • ¿Qué importancia tiene el material genético para la mantención de la vida?

3. Proteínas como expresión de la información genética Los genes se Expresan Originando las Proteínas Deterrminando los Fenotipos Genotipo Ambiente

4. Mutación Conduce a la De una La mutación De un Gen Síntesis Proteína alterada Y eso traducirse En una Enfermedad Albinismo: enfermedad que consiste en la alteración de la enzima que cataliza la formación del pigmento melanina, encargada del color de la piel.

5. actividad 1: • ¿Qué diferencias existen entre los cromosomas A, B y C? Explica. • ¿Qué alteración se produce en la enzima en el caso C?

6. Avances en genética ¿Qué experimentos o científicos recuerdan que tengan relación con los estudios de las partes de la célula?

7. Avances en genética. 1900- 1940 Primeros avances en genética Soy Fiedrich Miescher (1869). Aislé ADN de esperma de salmón y de células de pus de heridas abiertas, Lo bauticé como nucleína, pero como era ácido y poseía fósforo lo re bauticé como ácido nucleico,

8. En 1914, el químico alemán Robert Feulgen describió un método para teñir el ADN por medio de un colorante llamado fucsina. Utilizando este método, descubrió que el ADN se encontraba formando parte de los cromosomas de las células eucariotas.

9. Componentes del ADN Soy Phoebus Levene , analicé los componentes del ADN. Encontré que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina, timina, adenina y guanina; el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. • Conclusiones: • La unidad básica está compuesta de una base pegada a un azúcar y que el fosfato también estaba pegado al azúcar. • Las bases están en cantidades iguales y cuatro nucleótidos unidos son la unidad repetitiva de la molécula (conclusión errónea).

10. Soy el médico inglés Frederick Griffith estudié las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba. . La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula de polisacáridos que le daba a las colonias de estas bacterias en las placas de Petri un aspecto liso o suave, por lo cual se las denominó cepa S (smooth, en inglés). La otra cepa no tiene cápsula y no causa neumonía y se la denomina cepa R (rugosa) también por el aspecto de la colonia.

11. Griffith planteó la siguente hipótesis: • La cepa S, muerta por calor, fue reanimada o resucitó. • La cepa R viva fue modificada por algún actor de transformación.

12. Actividad: • ¿Qué ventajas presenta el uso de bacterias para este tipo de experimento? • ¿Qué ocurre con las bacterias cuando se exponen a altas temperaturas? • ¿Por qué al mezclar bacterias encapsuladas muertas con bacterias no encapsuladas vivas, el ratón muere? • ¿A qué se le llama factor de transformación? • ¿Por qué las bacterias hijas resultantes heredaban el fenotipo virulento? • ¿Cuál es la naturaleza química de lo que causa la transformación?

13. Los bacteriófagos ayudaron a los biólogos a creer en que el ADN es la molécula de la herencia. Son virus que atacan bacterias, inyectando su ADN y la bacteria forma nuevos virus, después de 25 minutos se liberan los nuevos bacteriófagos. Los bacteriófagos.

14. Fundamento: Las estructuras químicas del ADN y las proteínas son similares: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, pero difieren-. Experimento de Hershey y Chase ¿ADN o proteínas?

16. Conclusión del experimento. • Se concluyó que toda la información genética necesaria para la síntesis de las nuevas cubiertas proteínicas y el nuevo ADN viral era aportada por el ADN viral.

17. ¿Cuál es el rol del ARN? Aprendizaje esperado: Saben que el DNA es el material genético que especifica las propiedades hereditarias de cada especie, su conservación y sus cambios evolutivos. Contiene la información genética en todos los seres vivos, dirige la síntesis de proteínas y guía su propia replicación durante la preparación para la división celular.

18. En 1920 se descubrió el ARN, formado por nucleótidos. Se encontraba en gran cantidad en células con mayor actividad de síntesis proteica. Candidato de intermediario entre le gen y la proteína. Flujo de información génica desde el ADN a las proteínas.

19. Se hacen crecer células en un medio de cultivo con uracilo radioactivo (presente en el ARN). Las células incorporan uracilos para producir ARN. Se siguió el movimiento de las moléculas de ARN. Realizar actividad n°4 de la página 14.

20. ARN ADN Comparación de ARN y ADN Realice una comparación entre el ADN y EL ARN según la página 15.

22. Composición Química del ADN En 1951, ya se conocía algo sobre la estructura del ADN. Se sabía por ejemplo, que contenía carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. También, que estaba formada por largas cadenas de unidades llamadas ácidos nucleicos.

23. ¿Qué son los ácidos nucleicos? Un ácido nucleico es un polímero (grupo de unidades) de nucleótidos y un nucleótido está formado por la unión covalente de una base nitrogenada + azúcar + fosfato. Los átomos de carbono tienen números que han sido asignados por los científicos. El grupo fosfato se une al carbono 5 del azúcar y la base nitrogenada al carbono 1.

24. El azúcar es un monosacárodo pentosa llamado desoxirribosa. La base nitrogenada es de dos tipos: purinas o pirimidinas. Las pirimidinas son timina (T) y citocina (C) y las purinas son adenina (A) y guanina (G).

25. En un ácido nucleico, los nucleótidos están unidos entre sí por enlace covalente del carbono 3´de un azúcar al carbono 5´del azúcar adyacente, para formar un enlace fosfodiéster 3´, 5´. De esta manera, puede formarse un ácido nucleico de longitud indefinida. Es importante destacar que no importa cuán larga sea la cadena, un extremo (el extremo 5´) tiene un carbono 5´y el otro (el extremo 3´) tiene un carbono 3´que no está unido a otro nucleótido.

26. Eucromatina: participa activamente en la síntesis de proteínas. Heterocromatina: es ADN altamente compactado que no se expresa. Empaquetamiento del ADN Según el grado de compactación, el ADN puede encontrarse de 2 formas: Realizar actividad 7 del libro, página 17.

28. Hacia la forma del ADN Estudiando el ADN de diversas especies, en 1950 el biquímico austríaco Erwin Chargaff había encontrado que el contenido de adenina era siempre igual que el de timina , y el de guanina era igual al de citocina (aunque las propiedades de adenina + timina y guanina + citocina variaban según el organismo de que se tratara). Nadie podía imaginar qué significaban estas “reglas de Chargaff”, pero estaba claro que no se trataba de una coincidencia.

29. En experimentos realizados por los científicos ingleses Maurice Wilkins y Rosalind Franklin mediante difracción de rayos X – ya que éstos puedendeterminar las distancias entre los átomos de las moléculas –. Estos investigadores demostraron que el ADN tiene un tipo de estructura helicoidal (en forma de hélice) y además que las bases nitrogenadas, que son moléculas planas, serían como los peldaños de las escaleras (muy parecido ala forma de los sacacorchos). Asimismo, ellos determinaron que las moléculas de azúcar forman un esqueleto y el fosfato se encuentran en el exterior de la hélice, y las bases nitrogenadas, en el interior.

30. El Aporte de Watson y Crick Crick y Watson pasaron mucho tiempo pensando en el ADN, tratando de construir un modelo molecular que tuviera sentido. Después de intentarlo muchas veces construyendo modelos de ADN, llegaron a uno que estaba de acuerdo con los datos aportados por Franklin y Wilkins, es decir, la famosa cadena de doble hélice con sus bases nitrogenadas complementarias.

32. Características del ADN Ambas hebras se mantiene en posición mediante un preciso apareamiento entre nucleótidos. La adenina con la timina se unen a través de dos puentes de hidrógeno, y la guanina con la citosina lo hacen mediante tres puentes de hidrógeno.

33. Este apareamiento se debe al tamaño, forma y composición química de las bases nitrogenadas; además, la presencia de estos puentes de hidrógeno contribuye a darle estabilidad al ADN. Sin embargo estas uniones son bastante débiles y fáciles de romper.

34. En la cadena de nucleótidos, una unión química sólida (unión covalente) une el fosfato de un nucleótido con la desoxirribosa del nucleótido con la desoxirribosa del nucleótido siguiente, formando una hebra polinucleótida.

35. Las dos cadenas de ADN corren en direcciones opuestas. Al observar el modelo se nota que el azúcar libre (en el extremo 3´) se encuentra en la parte inferior de la cadena mientras que le fosfato (en el extremo 5´) se localiza en la base de otra cadena. Por esta disposición se dice, además, que son cadenas antiparalelas.

39. Trabajo grupal (5 personas máx).“Estructura y función del ADN” pág. 13- 16 • ¿A qué se le llama hélice antiparalelas? Explique. • ¿Qué importancia tiene que el ADN sea una doble hélice? Relacione con la recuperación de tejidos. • ¿Qué importancia tiene que las bases sean complementarias? ¿Permite esto que el ADN actúe como molde para la creación de nuevas moléculas? Justifique. • ¿Por qué son necesarios los puentes de hidrógeno? ¿Por qué le sirve al ADN que estos enlaces sean débiles? • Si se tuviera una hebra de ADN, ¿Se podría saber cuál es la hebra complementaria? ¿Y se puede saber cómo sería el ARN? Explique. • ¿Cómo dirige la secuencia de nucleótidos del ADN la síntesis de proteínas? • ¿El proceso de replicación tiene la misma función que la de transcripción y traducción? Explique.

40. Relación genes- proteínas ¿El proceso de replicación es igual a los procesos de transcripción y traducción?

41. RELACIÓN ENTRE GENES Y PROTEÍNAS Ubicados en los Corresponden a Locus (Loci) Segmentos de ADN GENES Donde encontramos los La diferencia en uno o más nucleótidos puede dar origen a la síntesis de proteínas similares, pero que difieren en la composición de unos cuantos aminoácidos que las constituyen. Ej. Si un gen tiene 2000 nucleótidos y la secuencia de los 10 últimos es: AATCGCCTAT, el otro alelo podría ser: AAACGCCTAT. Un gen contiene información para una proteína específica. Alelos (variantes de un gen) Compuestos por nucleótidos

42. Alteraciones del ADN

43. Importancia;: Asegurar la continuidad de la información genética durante el crecimiento y la reparación de los tejidos. Continuidad de la información genética de generación en generación. Continuidad de la vida en la especie. Replicación del ADN Actividad 9, pág 20

44. Hipótesis de los mecanismos de replicación Mecanismos de replicación conservativa dispersa semiconservativa La doble hélice original permanece intacta, formándose una completamente nueva La molécula antigua se rompe y las nuevas moléculas se construyen con precursores viejos y nuevos Cada molécula nueva de ADN está formada por una cadena nueva y una antigua

45. Modelos de replicación

46. A partir de un punto de origen, se replican ambas hebras de ADN. En una hebra los extremos son 5´-P y 3´-OH, y en la otra el sentido es contrario. En eucariontes existen varios puntos de origen de replicación. Bidireccionalidad