Genoma secuenciado del gato doméstico

Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Información de fondo: Los estudiantes descubrirán la evolución del mapa de los
genomas humanos y felinos y compararán la cantidad de cromosomas y el ADN de cada
uno de ellos.
Propósitos: Los estudiantes descubrirán que el ADN felino tiene muchas características
similares al humano.
Objetivos: Que los estudiantes logren:
 comparar y contrastar las características humanas con las felinas;
 leer artículos que expliquen la evolución del mapa de los genomas humanos y
felinos y ver cuadros que comparen las cantidades de cromosomas; y
 responder preguntas sobre la base de la comprensión inicial y la comprensión
persuasiva.
Materiales (para una clase de 30 alumnos):
 Diagrama de Venn grande (en pizarra blanca o papel encerado)
 Marcadores
 15 copias de la hoja de ejercicios para el estudiante de Cantidad de cromosomas
 15 copias del cuadro Cantidad de cromosomas
 Transparencia de la comparación entre los cromosomas humanos y felinos
 15 copias del paquete de decodificación de los genomas humanos y felinos
 15 copias de la pregunta y la tabla de datos Los gatos y tú
 Acceso opcional a Internet para ver el mapa del cromosoma humano y la
comparación de cromosomas
http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/posters/chromosome/chooser.shtml
http://www.sciencemag.org/feature/data/genome99/text/cat.dtl
Tiempo necesario: 1 clase de entre 45 y 60 minutos
Normas:
 Naturaleza de la Ciencia, Tecnología y Sociedad: El Estudiante:
o Llega a conclusiones a través del análisis de datos.
 Los sistemas y los modelos: El Estudiante:
o Aplica e interpreta modelos.
 La conservación y el cambio: El Estudiante:
o Describe la estructura básica de una molécula de ADN.
Procedimiento:
 Comience por decir a los estudiantes que vio que en los clasificados se
mencionaba un lindo gato y pensó que era un excelente vínculo con la lección de
ayer. Léales el anuncio.
 Dígales que llamó al número y recibió información acerca del gato, Sparky, y el
refugio le dijo que se la enviaría por fax al día siguiente.
1

Al pensar sobre Sparky comenzó a preguntarse cuáles podrían ser las similitudes
genéticas entre los humanos y los gatos.
 Inicio: pregunte a la clase si algún estudiante tiene gatos como mascotas. Haga
que cuenten historias sobre esas mascotas felinas. Discuta si los gatos son
buenas mascotas. (un 34% de la población estadounidense tiene un gato como
mascota)
 Pida a la clase que compare a los seres humanos con los gatos. ¿Cuáles son las
similitudes y las diferencias?
 Como grupo, creen un diagrama de Venn en el cual comparen las características
humanas con las de los gatos. (si lo prefiere, cada estudiante o grupo de
estudiantes podría hacerlo por sí mismo y luego podría crearse un diagrama
grande con sus ideas)
 Reparta la hoja de ejercicios para el estudiante de Cantidad de cromosomas y dé
a los estudiantes tiempo para responder las preguntas.
 Dé a los estudiantes el cuadro Cantidad de cromosomas. Haga que completen y
discutan las respuestas a las preguntas 6 y 7.
 Coloque la transparencia de la comparación entre los cromosomas felinos y
humanos en el retroproyector. Haga que los estudiantes comparen las
respuestas a las preguntas 1 y 2 con las respuestas reales.
DÍA 2
 Distribuya las hojas de ejercicios de la Evolución del mapa de los genomas
humanos y felinos.
 Cada estudiante lee la información, completa su tabla de datos y responde una
pregunta persuasiva.
 Recoja los papeles y corríjalos más tarde (utilice una escala de valores para
calificar la pregunta persuasiva).
 Analice las respuestas con la clase.
 Si el tiempo lo permite, realice un debate en la clase que involucre la pregunta
final.
*¡Si tiene acceso a computadoras, tan solo pídales a los estudiantes que completen la
investigación en Internet en lugar de hacer copias!
http://www.sciencemag.org/feature/data/genome99/text/cat.dtl (para ver el mapa de
los genomas felinos y humanos)
http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/posters/chromosome/choose
r.shtml (para ver el genoma humano)
Evaluación:
Participación en la discusión en clase y compleción del diagrama de Venn
 Compleción de la hoja de ejercicios para el estudiante de Cantidad de
cromosomas
Compleción de la tabla de datos de Genoma
 Calificación de la pregunta persuasiva
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Hoja de ejercicios para el estudiante de
Cantidad de cromosomas
Instrucciones: Trabaja con un compañero para realizar hipótesis para las respuestas a las
siguientes preguntas:
1. ¿Cuántos cromosomas tienen los humanos? _____________________
2. ¿Cuántos cromosomas tienen los gatos? ______________________
3. ¿Cuántos cromosomas tienen las algas? _____________________
4. ¿Cuántos cromosomas tienen los elefantes? __________________
5. Describe la relación entre la cantidad de cromosomas que tiene un organismo y su:

tamaño____________________________________________________________

inteligencia _______________________________________________________

vida _________________________________________________________
6. Al ver el cuadro Cantidad de cromosomas, ¿qué te sorprende acerca de los números?
¿Adviertes algún patrón acerca de las diferentes especies?
7. Evalúa si necesitas cambiar tus respuestas a las preguntas 1 y 2. Explica en dos
oraciones porqué cambiaste o mantuviste tus respuestas.
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Respuestas para el docente a Cantidad de
cromosomas
Instrucciones: Trabaja con un compañero para realizar hipótesis para las respuestas a las
siguientes preguntas:
1. ¿Cuántos cromosomas tienen los humanos? 46
2. ¿Cuántos cromosomas tienen los gatos? 38
3. ¿Cuántos cromosomas tienen las algas? 148
4. ¿Cuántos cromosomas tienen los elefantes? 56
5. Describe la relación entre la cantidad de cromosomas que tiene un organismo y su:
(no hay relación para los siguientes factores)
 tamaño____________________________________________________________

inteligencia _______________________________________________________

vida _________________________________________________________
6. Al ver el cuadro Cantidad de cromosomas, ¿qué te sorprende acerca de los números?
¿Adviertes algún patrón acerca de las diferentes especies?
Las respuestas variarán, pero podrían incluir:
Un langostino tiene 254 cromosomas y un mamut lanudo solo 58. Los dos insectos del
cuadro tienen menos de 10 cromosomas. No parece haber una relación entre la
complejidad del organismo y la cantidad de cromosomas.
7. Evalúa si necesitas cambiar tus respuestas a las preguntas 1 y 2. Explica en dos
oraciones porqué cambiaste o mantuviste tus respuestas.
Las respuestas variarán, pero podrían incluir:
Un conejo parece similar a un gato, así que pienso que un gato tendrá alrededor de 44
cromosomas.
Un chimpancé tiene 48 y mi docente me dice que los chimpancés y los seres humanos
son parecidos.
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Cuadro Cantidad de cromosomas
Organismo
Cantidad de cromosomas
Algas
148
Carpa (pez)
104
Pollo
78
Chimpancé
48
Algodón
26
Vaca
60
Coyote
78
Drosophila melanogaster (mosca de la fruta) 8
Ornitorrinco
52
Lombriz
36
Elefante
56
Jirafa
62
Gorila
48
Caballo
64
Canguro
12
Mango
40
Mosquito
6
Ratón
40
Orangután
48
Cerdo
38
Paloma
80
Papa
48
Conejo
44
Mapache
38
Rata
42
Oveja
54
Langostino
254
Caracol
24
Estrella de mar
36
Tigre
38
Trigo
42
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Comparaciones entre cromosomas felinos
y humanos
CROMOSOMAS DE GATO
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Compleción del proyecto de genoma humano:
El 14 de abril de 2003 el Instituto Nacional de Investigación del Genoma
Humano (National Human Genome Research Institute, NHGRI), el
Ministerio de Energía (Department of Energy, DOE) y sus socios del
Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano
(International Human Genome Sequencing Consortium) anunciaron la
exitosa compleción del Proyecto del genoma humano.
¿Qué son los genomas?
Los genomas son conjuntos completos de ácido desoxirribonucleico (ADN) de un
organismo. El ADN es un componente químico que contiene las instrucciones genéticas que
se necesitan para desarrollar y dirigir las actividades de todos los organismos. Las moléculas
de ADN están compuestas por pares de hebras retorcidas. Cada hebra está compuesta por
cuatro unidades químicas denominadas bases de nucleótidos. Las bases son adenina (A),
timina (T), guanina (G) y citosina (C). Las bases de hebras opuestas forman pares específicos:
una A siempre forma par con una T y una C siempre con una G.
El genoma humano contiene alrededor de 3000 millones de esos pares base, los cuales
residen en los 23 pares de cromosomas ubicados dentro del núcleo de todas nuestras
células. Cada cromosoma contiene de cientos a miles de genes, los cuales llevan las
instrucciones para generar proteínas. Cada uno de los aproximadamente 30 000 genes
del genoma humano produce un promedio de tres proteínas.
¿Qué nos dice la secuencia preliminar del genoma humano?
Mediante los números





El genoma humano contiene 3.163,7 millones de bases.
El gen promedio está compuesto por 3000 bases, pero los tamaños varían
mucho.
La cantidad total de genes se calcula en 30 000.
Casi todas las bases (99,9%) son exactamente las mismas en todas las personas.
Se desconocen las funciones de más del 50% de los genes descubiertos.
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¿El genoma humano está totalmente secuenciado?
Sí, dentro de los límites de la tecnología actual, el genoma humano es lo más completo
posible.
La porción del genoma que contiene el gen está completa en casi todas las formas
funcionales para los fines de la investigación científica y está disponible al público sin
restricciones. A pesar de que el Proyecto del genoma humano ya está finalizado, los
científicos seguirán desarrollando y aplicando nuevas tecnologías. Por su parte, el
NHGRI seguirá financiando una gran variedad de investigaciones para desarrollar nuevas
tecnologías de secuenciación, para interpretar la secuencia humana y para utilizar el
nuevo conocimiento a fin de mejorar la salud humana.
¿De quién fue el ADN que se secuenció en el Proyecto de genoma humano?
Esa información se oculta intencionalmente para proteger a los voluntarios que brindaron muestras de
ADN para su secuenciación. La secuencia se deriva del ADN de varios voluntarios. Para asegurarse de que
las identidades de los voluntarios no se revelaran, se desarrolló un proceso cuidadoso para reclutar a los
voluntarios, recolectar y preservar las muestras de sangre que fueron la fuente del ADN.
Aplicaciones, futuros desafíos
La derivación de conocimientos significativos de la secuencia de ADN definirá la
investigación de las próximas décadas para desarrollar nuestra comprensión de los
sistemas biológicos. Esta enorme tarea requerirá la pericia y la creatividad de decenas
de miles de científicos de diferentes disciplinas, tanto del sector privado como del
público, en todo el mundo.
La secuencia preliminar ya tiene repercusión por el descubrimiento de genes asociados
con enfermedades. Se han identificado varios genes asociados con el cáncer de pecho,
las enfermedades musculares, la sordera y la ceguera. Además, el descubrimiento de
secuencias de ADN subyacentes en enfermedades comunes tales como las
cardiovasculares, la diabetes, la artritis y los cánceres se facilita gracias a los mapas de
variación humana (SNP, por sus siglas en inglés) generados en el Proyecto del genoma
humano en cooperación con el sector privado. Estos genes y SNP brindan objetivos
enfocados al desarrollo de nuevas terapias eficaces.
Una de las mayores repercusiones de contar con la secuencia podría estar en la
posibilidad de un enfoque completamente nuevo de la investigación biológica. En el
pasado, los investigadores estudiaban un gen o un grupo de genes por vez. Con toda la
secuencia de genoma y las nuevas tecnologías de alto rendimiento, pueden enfocar las
cuestiones de manera sistemática y a gran escala. Pueden estudiar todos los genes de
un genoma, por ejemplo, o todas las transcripciones de un tejido, órgano o tumor
particular o cómo decenas de miles de genes y proteínas funcionan juntas en redes
interconectadas para orquestar la química de la vida.
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Genoma secuenciado del gato doméstico
ScienceDaily (1 de noviembre de 2007) De entre todos los gatos del mundo, se eligió a
Cinnamon para convertirse en el modelo genético
definitivo de todos los gatos en un estudio
denominado Proyecto del genoma felino. Al donar
una pequeña ampolla de sangre, Cinnamon brindó a
los científicos los medios para trazar el mapa de la
estructura genética felina, lo cual permitió, en última
instancia, observar y estudiar cada una de las
funciones del gen. (Fuente: Universidad de Missouri,
Facultad de Medicina Veterinaria)
Se ha secuenciado el ADN de un gato abisinio llamado Cinnamon, cuyo documentado
linaje se remonta a Suecia hace varias generaciones. Cinnamon es uno de los varios
mamíferos que, en la actualidad, se están analizando mediante una cobertura "ligera"
de secuencia de genoma.
La similitud entre el genoma felino y los seis genomas de mamíferos (humano,
chimpancé, ratón, rata, perro y vaca) permitió a los científicos identificar 20 285 genes
del genoma felino. Asimismo, la comparación reveló cientos de cambios cromosómicos
de lugar que se han dado entre los diferentes linajes de mamíferos desde que se
separaron de los ancestros que caminaron por la tierra entre los dinosaurios hace unos
100 millones de años.
Se espera que el análisis de la secuencia del genoma conduzca a beneficios para la salud
de los gatos domésticos, 90 millones de los cuales pertenecen a estadounidenses, según
la Organización Protectora de Animales. Pero el gato doméstico también sirve como un
excelente modelo para las enfermedades humanas, razón por la cual el Instituto
Nacional de Investigación del Genoma Humano autorizó en un principio el proyecto de
secuenciación del genoma felino hace tres años.
El gato doméstico posee más de 250 desórdenes hereditarios que suceden de forma
natural, muchos de los cuales son similares a las patologías de los seres humanos. Por
ejemplo, el pedigrí de Cinnamon tiene una mutación genética que causa retinitis
pigmentosa, una enfermedad ocular degenerativa que puede conducir a la ceguera.
Entre los seres humanos, la retinitis pigmentosa afecta a uno de cada 3500
estadounidenses. El gato doméstico también sirve como un modelo excelente para las
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enfermedades infecciosas humanas, inclusive el VIH/SIDA. El virus de inmunodeficiencia
felina (VIF) es un pariente genético del virus de inmunodeficiencia humana (VIH), que
causa el SIDA.
Mediante el uso de datos de la secuencia del genoma felino, los investigadores
identificaron varios cientos de miles de variantes genómicas que se pueden utilizar para
determinar la base genética de las enfermedades hereditarias comunes. Los científicos
ya han usado estas variantes para identificar el gen que causa la retinitis pigmentosa de
Cinnamon. Estas variantes también serán útiles para las pruebas de paternidad, los
análisis forenses y los estudios de evolución, inclusive la reconstrucción de procesos de
domesticación, el desarrollo de razas raras y la adaptación ecológica de los grande
felinos rugidores.
Acerca de Cinnamon
Cinnamon es un gato tímido. Si bien los otros gatos del centro de investigación
oftalmológica de la Dra. Kristina Narfstrom en la Facultad de Medicina Veterinaria de la
Universidad de Missouri compiten por la atención de los estudiantes y técnicos de
Medicina Veterinaria, Cinnamon es más reticente y prefiere sentarse en silencio y ver
cómo los otros gatos juegan y se divierten.
Investigación futura
La Dra. Narfstrom predice que el genoma felino aclarará con rapidez varios problemas
médicos felinos y humanos, inclusive las enfermedades derivadas de virus, los
problemas respiratorios, los cánceres, el SIDA, los problemas de inmunidad, la distrofia
muscular, las poliquistosis renale y la especialidad de la investigadora, la Dra. Narfstrom,
las enfermedades oculares de retina. Los felinos y los humanos comparten unas 250
enfermedades genéticas.
El Proyecto del genoma felino se desarrolla en el Instituto Nacional del Cáncer
(Frederick, MD). Cinnamon vive en una colonia de gatos mantenida por la Universidad
de Missouri –Columbia. Los datos secuenciados provienen de Agencourt Bioscience
Corporation (Beverly, Massachusetts).
Un informe que aparece en la revista Gerome Research detalla el primer montaje, la
primera anotación y el primer análisis comparativo del genoma del gato doméstico (Felis
catus).
Adaptado del material proporcionado por Cold Spring Harbor Laboratory, mediante EurekAlert!, un
servicio de AAAS.
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Pregunta
Hombre
Gato
¿Cuántos cromosomas
tiene cada mamífero?
¿Cuántos genes tiene cada
mamífero?
¿En qué año se secuenció el
genoma?
¿De dónde provino la
muestra de ADN?
¿Cuál es el beneficio de
secuenciar este ADN de
animales?
La decodificación de la secuencia de ADN de gatos domésticos tiene un costo
calculado en USD 2,4 millones. ¿Valió la pena el gasto? ¿Crees que los científicos
deberían seguir investigando el ADN del gato? ¿Por qué sí o por qué no? Justifica tu
opinión con datos del artículo y tu conocimiento de genética.
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Los gatos y tú: ¿réplicas de ADN?
Vocabulario
Palabra
Definición
cromosoma
Molécula de ADN que se
enrolla alrededor de una
molécula de proteína.
genoma
Conjunto completo de ADN
de un organismo.
ADN
(ácido desoxirribonucléico)
Dibujo
Componentes químicos que
tienen los códigos
genéticos de un organismo
(estos códigos determinan
que seas humano y no un
gato).
gen
Instrucción heredada de
una característica
particular; es una sección
del ADN.
bases
Tipo de químico que se
encuentra en el material
genético; hay 4 bases que
se combinan de millones de
maneras para formar los
genes.
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