GU_AS_BIOLOG_A_4_MEDIO

CORPORACIÓN MUNICIPAL DE SAN MIGUEL
LICEO LUIS GALECIO CORVERA A-90
DARIO SALAS Nº 5270 FONO: 4812694
PROF: MARÍA R. ACEVEDO RIVAS
GUIA DE BIOLOGIA 4° MEDIO
“ADN, TRANSCRIPCION Y TRADUCCION “
NOMBRE:
……………………………………………………………………………………………………….
CURSO:…………………………
I.- Leer el documento y responder las preguntas
El conocimiento de que la expresión de un gen determina la formación
de proteínas que se relaciona con la manifestación de un fenotipo en
particular, hizo que en el mundo científico surgiera la interrogante
acerca de cuál es la naturaleza de los genes. La respuesta a esta
interrogante se relaciona con una serie de investigaciones
experimentales. Una de las primeras que entregó antecedentes fue
realizada por F. Griffith (1928) en neumococos, bacteria que provoca la
neumonía. La cepa “capsulada” produce la enfermedad y la cepa “no
capsulada” no la provoca. Este trabajo experimental aportó la idea de un
factor transformante que convertía las bacterias no capsuladas en
capsuladas. La secuencia de trabajo experimental de Griffith se resume
en la siguiente imagen (fig. 1).
Fig. 1: Experimentos de Griffith
Composición química del ADN
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un polímero de alto peso
molecular formado por la combinación de cuatro monómeros
(nucleótidos). Cada nucleótido está conformado por moléculas más
pequeñas: una base nitrogenada (purina o pirimidina), un azúcar
(desoxirribosa) y un grupo fosfato (Fig. 2). Los cuatro tipos de
nucleótidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, la cual
puede ser una de las purinas (adenina o guanina) o una de las
pirimidinas (citosina o timina).
Fig. 2: Esquema de un nucleótido
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El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes
permitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo
tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos
cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una
de estas hebras se une por las bases nitrogenadas mediante puentes de
hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina se une a la timina y la
guanina a la citosina (Fig. 3).
Fig. 3: a. Modelo de la doble hélice del ADN; b. Disposición de los
nucleótidos en el ADN
El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas
moléculas de ADN: la ruptura de los puentes de hidrógeno permite que
una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena
complementaria. En este proceso participa una serie de enzimas, una de
ellas es la ADN polimerasa, que controla el enlazamiento de los
nucleótidos en las cadenas complementarias.
El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de
un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la
información contenida en el ADN es utilizada para especificar la
constitución de las proteínas de la célula. Las proteínas que se sintetizan
influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros,
sólo observables bioquímicamente.
El proceso que permite sintetizar proteínas a partir del ADN no es
directo; se requiere la participación del ARN (ácido ribonucleico), el cual
se diferencia del ADN en que el nucleótido posee un uracilo en vez de
timina y que el azúcar es una ribosa (similar a la desoxirribosa pero con
un grupo hidroxilo extra).
Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos
(Fig. 4):
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Fig. 4: Esquema del proceso de transcripción y traducción
1. Transcripción: la información contenida en el ADN se copia en el
ARN mensajero (ARNm). De esta manera es el m ARN el que sale del
núcleo y posibilita que se sinteticen las proteínas en el citoplasma (Fig.
5).
Fig. 5: Esquema de la transcripción
2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utiliza para
determinar la secuencia de aminoácidos de una proteína. Una secuencia
de tres bases consecutivas del ARNm, específica para un aminoácido, se
denomina codón. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren, lo cual
permite que el ARNt (ARN de transferencia) se una en secuencia y
coloque de manera adecuada los aminoácidos (Fig. 6).
Fig. 6: Esquema de la traducción
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El código genético
Durante el proceso de expresión génica, los aminoácidos son
ensamblados en función de las instrucciones de codificadas en la
secuencia de nucleótidos en el ARNm. El código genético es el término
que describe las reglas que relacionan cómo una secuencia de bases
nitrogenadas en los nucleótidos corresponde a un aminoácido particular.
En el código genético, tres nucleótidos adyacentes ("letras") de ARNm
especifican un aminoácido ("la palabra") en un polipéptido. Cada
secuencia de tres nucleótidos de ARN mensajero que codifica un
aminoácido o una señal de inicio o detención se llama codón.
El siguiente cuadro ilustra los 64 codones de ARNm y los aminoácidos
que codifican en la mayoría de los organismos.
Por ejemplo, el codón GCU especifica el aminoácido alanina en el código
genético. El código genético es prácticamente universal para todas las
formas de vida en la tierra y apoya la idea de que todos los organismos
comparten a un ancestro común. Algunos aminoácidos son codificados
por dos, tres o más codones diferentes, como se muestra en el cuadro.
Estos codones a menudo difieren entre sí por un sólo nucleótido.. Un
codón especial, AUG, actúa como codón de inicio. Un codón de inicio es
una secuencia específica de nucleótidos de ARN mensajero que indica
dónde debe comenzar la traducción. El codón de inicio codifica el
aminoácido metionina. Ciertas secuencias de nucleótidos de ARN
mensajero (UAA, UAG o UGA), llamadas codones de detención, no
codifican para aminoácidos, ya que en su lugar son la señal para poner
fin a la traducción.
El Proyecto Genoma Humano
El Proyecto Genoma Humano (PGH) fue un proyecto internacional de
investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la
secuencia de pares de bases nitrogenadas que componen el ADN e
identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del
genoma humano desde un punto de vista físico y funcional.
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El proyecto, fue fundado en 1990 en el Departamento de Energía y los
Institutos Nacionales de la Salud de los Estados Unidos (NIH), bajo la
dirección de James D. Watson. Desde el principio de la investigación, se
propuso desarrollar el PGH a través de dos vías independientes, pero
relacionadas y ambas esenciales:
• Secuenciación: se trataba de averiguar la posición de todos los
nucleótidos del genoma (cada una de las cuatro posibles bases
nitrogenadas típicas del ADN).
• Cartografía o Mapeo Genético: consistía en localizar los genes en cada
uno de los 23 pares de cromosomas del ser humano.
Luego de concluido el análisis de todo el genoma, en 2005, la cifra final
de genes resultó de alrededor 28.000, muy cercana a la de muchos
organismos inferiores (y muy inferior a la cifra que se suponía en un
comienzo). Los conocimientos generados a partir del genoma humano y
el uso de las herramientas del ADN recombinante permitirían desarrollar
técnicas de diagnóstico prematuro para diferentes enfermedades, así
como la predicción de posibles síndromes relacionados con
predisposiciones genéticas. Esto provee una herramienta eficaz para la
cura o el tratamiento dirigido específicamente a la causa de la
enfermedad. El descubrimiento de los diferentes genomas permitirá, en
un futuro, diseñar fármacos a medida, no sólo para enfermedades
específicas, sino para enfermos. La biotecnología dejará de optimizar
procesos, y de rediseñar rutas de obtención de proteínas, para pasar al
diseño de novo de enzimas, proteínas, o fármacos.
Principios básicos de ingeniería genética y sus aplicaciones
productivas
Los científicos manipulan el ADN para muchos propósitos prácticos
mediante el uso de técnicas llamadas colectivamente la tecnología del
ADN. Por ejemplo, la tecnología de ADN puede utilizarse como prueba
en un causa penal al proporcionar la identificación positiva de ADN
dejado en la escena de un crimen. Los científicos también utilizan
tecnología de ADN para mejorar los cultivos de alimentos, para
determinar si una persona tiene la información genética para
determinadas enfermedades antes de que aparezcan los síntomas, y a la
investigación sobre tratamientos y curas para las enfermedades
genéticas.
ADN recombinante
En los últimos años, se han desarrollado técnicas que han permitido
abordar el análisis y la manipulación del ADN en una forma antes no
imaginada. La tecnología del ADN recombinante ha hecho posible
investigar más a fondo la estructura y función de los genes,
especialmente de los genes eucarióticos que eran inaccesibles por otros
métodos. Estas investigaciones permanentemente generan nuevos
interrogantes e inquietudes, muchos de los cuales tienen profundas
implicancias éticas.
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Las técnicas más importantes son:
a) Métodos de obtención de fragmentos específicos de ADN: que
permiten el análisis, aislamiento y manipulación de genes individuales.
b) Métodos de obtención de múltiples copias de fragmentos idénticos de
ADN: como la clonación y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
La clonación se realiza por medio de transportadores (vectores) por
medio de los cuales el fragmento de ADN de interés puede ser
incorporado al interior de las células bacterianas o partículas virales. A
medida que la célula y los vectores se replican, se obtienen múltiples
copias del fragmento.
c) Localización e identificación de fragmentos específicos de ADN, o de
ARN, por hibridación de ácidos nucleicos, método que también permite
estimar similitudes entre ácidos nucleicos de orígenes diferentes. Esta
técnica aprovecha las propiedades de apareamiento de las bases de los
ácidos nucleicos.
d) Secuenciación del ADN, es decir, determinación del orden exacto de
los nucleótidos en un segmento de ADN, lo que permite, en
consecuencia, una “lectura” directa de la información genética
codificada.
e) Ingeniería del ADN o ingeniería genética, mediante la cual es posible
modificar una secuencia de ADN para generar nuevas versiones de
genes que pueden ser luego reintroducidas en una célula u organismo.
Transgénico: La metodología del ADN recombinante, permite transferir
genes tanto a células procarióticas como a células vegetales y a otros
organismos eucariotas.
La tecnología del ADN ha sido utilizada para muchos propósitos. Por
ejemplo, la identificación de ADN ha sido utilizada en análisis forense
para identificar a criminales y para liberar a los condenados
injustamente. El ADN también se ha utilizado para identificar restos
humanos. Técnicas de ADN recombinante dan a microorganismos
nuevas capacidades para distintas aplicaciones útiles. El primer
producto de ADN recombinante a utilizarse comercialmente fue la
insulina humana en 1982. Una molécula de ADN recombinante se hizo
mediante la inserción de un gen humano para la insulina en un plásmido
bacteriano. Desde 1982, más de 30 productos elaborados utilizando la
tecnología de ADN han sido aprobados y se utilizan todo el mundo. Estas
proteínas se prefieren a las drogas convencionales, porque son más
específicos y tienen menos efectos secundarios. Las proteínas
importantes desde el punto de vista médico, incluyen factores para
tratar la anemia y las deficiencias del sistema inmunológico. Factores de
coagulación para las personas con hemofilia, hormona del crecimiento
humano para las personas con defectos de crecimiento, los interferones
para infecciones virales y cáncer, y proteínas, tales como factores de
crecimiento para el tratamiento de quemaduras y úlceras, son algunas
de las medicinas obtenidas mediante ingeniería genética, en uso hoy en
día.
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Preguntas:
1. ¿Qué es un nucleótido?
2. Caracterice el ADN en 6 aspectos
3. Si una cadena de ADN está conformada por las siguientes secuencias
de bases nitrogenadas: ATCGAA, ¿cuál es la cadena complementaria?
4. A partir de la siguiente cadena de ADN: A A T C C G C A T construye
la molécula de ARNm.
5. Mencionar el rol de los tres tipos de ARN.
6. ¿Qué es el código genético y que significa que sea universal y
degenerado?
7. ¿Qué función cumplen los tripletes sin sentido?
8. A continuación se indica la secuencia de bases nucleotídicas para un
ARNm:
ARNm 5’ –A – G – C – G – U – U – C – U – A – A – G – C – G – C – C - 3
’


Indica el número de codones de este ARNm.
¿Cuántos aminoácidos tendría el polipéptido que codifica?
9.- Describir el proceso de transcripción del ADN.
10.- Describir el proceso de traducción del ADN
11.- ¿Que es el proyecto del genoma humano?
12.- ¿Que aplicaciones ha tenido la ingeniería genética en nuestra sociedad?