Guía para el docente

Guía para el docente
Información genética y proteínas
Composición química del ADN y síntesis de proteínas
Guía para el docente
Descripción curricular:
- Nivel: 4º Medio
- Subsector: Biología
- Unidad temática: Información genética y proteínas
- Palabras claves: ADN, grupos fosfato, desoxirribosa, bases
nitrogenadas, cadenas complementarias, enlaces de hidrógeno, doble
hélice, semiconservativo, gen, código genético, síntesis de proteínas.
ARNm, ARNt, ADN, aminoácido, transcripción, ensamblaje, traducción,
triplete, codón, anticodón, ribosomas, gen.
- Contenidos curriculares:
- Experimentos que identificaron al ADN como material genético.
El modelo de la doble hebra del ADN de Watson y Crick y su
relevancia en la replicación y transcripción del material
genético.
- Código genético. Su universalidad como evidencia de la
evolución a partir de ancestros comunes.
- Traducción del mensaje de los genes mediante el flujo
de la información genética del gen a la síntesis de
proteínas.
- Contenidos relacionados:
- 1º medio:
ƒ
La célula; La célula como unidad funcional.
- 2º medio:
ƒ
Material genético y reproducción celular.
ƒ
Variabilidad y herencia.
- 3º medio:
ƒ
Variabilidad, evolución y adaptación.
- 4º medio:
ƒ
Información genética y proteínas.
- Aprendizajes esperados
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.
• 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.
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Composición química del ADN y síntesis de proteínas
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Al nivel molecular, los genes que codifican para RNA mensajeros
determinan la secuencia de aminoácidos de las distintas
proteínas y su mensaje está escrito en un código universal de
tres nucleótidos (codón) que especifica cada aminoácido. Otros
genes codifican la secuencia de nucleótidos de los RNA de
transferencia y ribosomal. Junto con el RNA mensajero
conforman la maquinaria de síntesis de proteínas.
El mensaje de cada gen se transforma en una proteína mediante
dos etapas de transferencia de información: a) desde el gen al
RNA mensajero (transcripción), y b) desde el RNA mensajero a la
secuencia de aminoácidos de una proteína (traducción).
La secuencia de aminoácidos recién sintetizada se pliega y adquiere una
estructura tridimensional, particular para cada secuencia. Así, el
mensaje lineal de los genes se expresa en formas tridimensionales de
proteínas.
El código genético es universal: se basa en tripletes de
nucleótidos (codones) que corresponden a aminoácidos
específicos o a señales de inicio y término en la síntesis de una
proteína. El mensaje codificado en codones una vez traspasado al
RNA mensajero es descifrado mediante el RNA de transferencia
que, como un adaptador, contiene en un extremo tripletes de
nucléotidos complementarios a los codones (anticodones),
mientras en otro extremo tiene unido el aminoácido
correspondiente. De esta manera, el RNA de transferencia ubica
a los aminoácidos en el sitio donde se fabrican las proteínas
alineándolos en la cadena peptídica según la secuencia
especificada en el RNA mensajero.
Aprendizajes esperados:
Alumnos y alumnas saben y entienden:
- La función del ADN como depositario del código genético (genoma).
- La relación entre código genético, genes y síntesis de proteínas.
- El concepto de gen y su relación con la síntesis de una proteína.
- La función del ARNm y ARNt, y su relación entre codón y anticodón.
- Los conceptos: transcripción, traducción y ensamblaje.
- La función de los ribosomas como estructura donde ocurre la síntesis
de proteínas.
Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl:
- Ficha 23: Composición química del ADN. Síntesis de proteínas.
- Animación digital: “Síntesis de proteínas”
- Diapositivas digitales (ppt): “Infomación genética y proteínas”
- Juego: “El Ahorcado”
Actividades propuestas para este tema:
En documento hay dos actividades vinculadas al tema Información genética
y proteínas.
- Actividad: “Estructura del ADN y su duplicación”.
- Actividad: “Síntesis de proteínas”.
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Información genética y proteínas
Composición química del ADN y síntesis de proteínas
ACTIVIDAD: Estructura del ADN y su duplicación
1. Mapa de contenidos tratados
Tiene forma de
ADN
Formado por
Formado por
DOBLE
HÉLICE
de
NUCLEÓTIDOS
CADENAS
COMPLEMENTARIAS
Constituidos por
de
DESOXIRRI
BOSA
GRUPOS
FOSFATO
Forman el
CÓDIGO
GENÉTICO
BASES
NITROGENADAS
Unidas por
ENLACES DE
HIDRÓGENO
Contiene información
para la
SÍNTESIS DE
PROTEÍNAS
2. Desarrollo de la actividad: Estructura del ADN y su duplicación
Paso 1
Como actividad de motivación e introducción, el profesor o profesora puede
preguntar:
- ¿Qué es el ADN? ¿Dónde está? ¿Para qué sirve?
- ¿Qué importancia tiene el ADN hoy en día en diferentes ámbitos?
Puede anotar en la pizarra las respuestas en la pizarra.
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Paso 2
Entregue la guía para el estudiante (disponible en el portal educarchile.
Los estudiantes deben observar atentamente las figuras de la guía. La
observación puede guiarla usted, haciendo que noten los diferentes
elementos de las figuras.
Ayúdelos a intentar definirlos.
Comiencen la actividad.
Las respuestas correctas puede encontrarlas a continuación.
1. De forma tridimensional la doble hélice de ADN se asemeja a una (escala
de caracol/escala recta) . En esta escala los pasamanos están
constituidos por (bases nitrogenadas/pentosa desoxirribosa/ grupos
fosfatos). Ambos pasamanos están unidos por (grupos fosfatos/pentosa
desoxirribosa/bases nitrogenadas).
Estos últimos representan a los escalones de la escala.
2. Los pasamanos en realidad corresponden a las dos hebras o cadenas del
ADN que se unen a través de (grupos fosfatos/pentosa
desoxirribosa/bases nitrogenadas). Las bases nitrogenadas se unen a
través de enlaces o puentes de (nitrógeno/hidrógeno/azufre)
manteniendo la forma del ADN.
3. Las bases nitrogenadas del ADN son citosina, guanina, adenina y timina.
La citosina de una cadena siempre se une con la
(guanina/adenina/timina) de la otra cadena.
4. La adenina de una hebra siempre se une con la (timina/guanina/citosina)
de la otra hebra. Por lo anterior se dice que las bases nitrogenadas son
(iguales/complementarias).
5. El ADN está formado por unidades mínimas llamadas
(aminoácidos/monosacáridos/nucleótidos). Cada nucleótido de ADN está
compuesto por (grupo fosfato/ desoxirribosa/bases nitrogenadas). El
modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas
moléculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de (enlaces de
hidrógeno/grupos fosfato/desoxirribosa) y la consecuente separación las
dos cadenas (iguales/complementarias). Esto permite que cada una de
las cadenas sirva de (transporte/molde/enzima) para formar una cadena
complementaria nueva. En este proceso participa una serie de
(monosacáridos/enzimas/aminoácidos), una de ellas es la ADN
polimerasa, que permite la unión de los
(nucleótidos/desoxirribosas/grupos fosfatos) entre una cadena
complementaria nueva con otra (antigua/nueva). Este modelo de
duplicación del ADN, también llamado replicación o autoduplicación, se
denomina (semiconservativo/conservativo), ya que cada ADN sintetizado
está formado por una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra
“nueva”.
6. A lo largo del ADN se encuentra el código genético de forma codificada
en las (bases nitrogenadas/grupos fosfato/desoxirribosas). Miles de
adeninas, timinas, guaninas y citosinas dispuestas aleatoriamente
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Composición química del ADN y síntesis de proteínas
forman (proteínas/genes/desoxirribosas). Un gen tiene información
codificada en sus bases nitrogenadas para la síntesis de una
(desoxirribosa/base nitrogenada/proteína).
Paso 3
Luego de que los estudiantes hayan completado estas oraciones, puede
revisarlas en voz alta para así corregir in situ los posibles errores, y del
mismo modo, aclarar dudas.
En seguida, pídales a sus estudiantes que construyan un mapa conceptual
por grupo de estudiantes que incluyan los nuevos conceptos que han
revisado durante esta actividad.
Los conceptos que se deben incluir son:
-
ADN,
grupos fosfato,
desoxirribosa,
bases nitrogenadas,
cadenas complementarias,
-
enlaces de hidrógeno,
doble hélice,
código genético,
síntesis de proteínas,
nucleótidos
Una vez hecho puede motivarlos a iniciar una discusión en que se comparen
los diferentes mapas conceptuales.
Paso 4
Concluya la actividad, revisando nuevamente las figuras 1 y 2, pídales a sus
estudiantes que identifiquen la estructura del ADN. Puede realizar esta
actividad por grupo de estudiantes, en forma de exposición al resto del
curso.
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ACTIVIDAD: Síntesis de proteínas
1. Mapa de los contenidos tratados
Es parte de los
miles que forman al
GEN
ADN
por
TRANSCRIPCIÓN
Se copia a un
tiene
ARNm
TRIPLETES
su
Cada uno
llamado
CODÓN
TRADUCCIÓN
sufre
En los
Que es
complementario
con el
RIBOSOMAS
Para traer un
Va hasta los
AMINOÁCIDO
ARNt
En un
ANTICODÓN
tiene
La unión de éstos se llama
Origina una
ENSAMBLAJE
PROTEÍNA
2. Desarrollo de la actividad: síntesis de proteínas
Paso 1
Como actividad de motivación e introducción, el profesor o profesora puede
indagar acerca de cómo se imaginan los alumnos(as) que sale la
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información genética del ADN hacia la fábrica de proteínas, los ribosomas.
Para esto puede preguntar:
- ¿Cómo se relaciona el ADN con la síntesis de proteínas?
- ¿Qué son los ribosomas?
- ¿Quién y cómo lee la información contenida en el ADN?
- ¿Qué son los aminoácidos?
Paso 2
Entregue la guía para estudiantes disponible en el portal de educarchile,
pueden leerla en conjunto.
Los estudiantes deben observar dos imágenes y luego la animación que
explica la síntesis de proteínas. Esta animación se encuentra disponible en
el portal educarchile.
Para una mejor comprensión por parte de los estudiantes, puede usted
guiar esta observación de estas imágenes. Hágales notar las diferentes
estructuras que participan, las diferentes etapas y el mecanismo.
1. En el núcleo se encuentra la macromolécula portadora del código
genético llamada (ARN/Gen/ADN). Un gen contiene información para la
síntesis de una (proteína/base nitrogenada/desoxirribosa).
2. Para que la síntesis pueda ocurrir, se debe traspasar la información del
gen a un (ARNt/ARNm/ARNr). Este proceso es acelerado por la enzima
(ADNpolimeasa/ARNpolimerasa) y se denomina
(transcripción/ensamblaje/traducción). El ARNm sintetizado atraviesa los
poros de la membrana (plasmática/nuclear) y se dirige hacia los
(lisosomas/ribosomas/centríolos) donde se lee el mensaje del ARNm
para comenzar la síntesis de proteínas. Este proceso se denomina
(ensamblaje, transcripción, traducción).
3. La información del ARNm se divide en tripletes de bases nitrogenadas
llamadas (codones/anticodones) que tienen información para un
(aminoácido/monosacárido/nucleótido) de los que formarán a la
proteína. Para sintetizar la proteína en los ribosomas es necesario que
tengan los aminoácidos especificados por el ARNm. La molécula
encargada de llevar un aminoácido es el (ARNt/ARNm/ARNr). Al llegar al
ribosoma es reconocido por su triplete llamado (codón/anticodón) que es
complementario con el del ARNm. El aminoácido es liberado y comienzan
a unirse con otros que van llegando hasta formar una proteína. Este
proceso se denomina (transcripción/ensamblaje/traducción).
Paso 3
Una vez que los estudiantes hayan completado las oraciones puede
revisarlas en voz alta para solucionar las dudas que puedan existir.
Luego deben construir un mapa conceptual que incluya los siguientes
conceptos:
- ARNm
- ARNt
- ADN
- Aminoácido
- Transcripción
- Ensamblaje
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Composición química del ADN y síntesis de proteínas
Una vez construido, pueden iniciar una discusión a fin de comparar los
mapas conceptuales.
Paso 4
Para concluir la actividad, vuelva a las figuras que revisaron en el inicio de
la actividad. Pídales que identifiquen las diferentes estructuras y expliquen
las etapas. Observe que si quedaron conceptos difusos para poder
aclararlos.
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