Código Genético y Síntesis de Proteínas

Apoyo Docente Biología
Código Genético y Síntesis de Proteínas
Aprendizajes Esperados
·
A nivel molecular, los genes que codifican para ARN mensajeros determinan la
secuencia de aminoácidos de las distintas proteínas. 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 ARN de transferencia y ribosomal y,
junto con el ARN mensajero, conforman la maquinaria de síntesis 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 ARN mensajero,
es descifrado mediante el ARN de transferencia que, como un adaptador, contiene en un
extremo tripletes de nucleótidos complementarios a los codones.
Relación con el Currículo
Unidad o Eje de Aprendizaje:
Estructura y función de los seres vivos.
Contenidos Mínimos Obligatorios:
Descripción del modelo de la doble hebra del ADN de Watson y Crick, la universalidad del
código genético y su relevancia en la replicación y transcripción del material genético, desde
el gen hasta la síntesis de proteínas.
Objetivos Fundamentales Transversales:
Comprender la naturaleza y estructura molecular del material genético, el tipo de
información que contiene, cómo ésta se expresa a nivel celular y del organismo completo, y
las implicancias sociales y ético-morales de las aplicaciones de la ingeniería genética.
Conceptos Claves:
Código genético, material genético, información genética, ADN, modelo de doble hélice,
ARN mensajero, ARN ribosomal, ARN de transferencia, triplete, codón, anticodón,
aminoácido, proteína.
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Orientaciones Pedagógicas
Antes de Comenzar la Unidad:
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Familiarícese con el objeto digital.
Imprima las copias necesarias de la Guía del Estudiante.
Revise los conceptos claves que el alumno debe apren der.
Prepare los materiales y elementos necesarios para la realización de las actividades
prácticas sugeridas en la presente guía.
Revise el sitio web para profundizar.
Utilice el recurso “glosario” sólo para su profundización de contenidos y la
conceptualización correspondiente, y para que los estudiantes complementen los
aprendizajes después que los han construido por sí solos y no al principio de la clase.
Sesión 1
Focalización
1) Entregue a sus alumnos y alumnas la Guía del Estudiante, indicando los objetivos de la
clase y motivando la temática a través del recurso [Página 1. ¿Qué Sabemos?]. Modere las
respuestas de los estudiantes ante las siguientes preguntas que aparecen en la Guía del
Estudiante:
·
·
·
¿Qué sabes sobre el ADN?
¿Qué sabes sobre los genes?
¿Qué relac ión crees que existe entre el ADN y los genes?
2) Muestre el video “La expresión genética y la diversidad de las células” [Página 2.
Genes y Proteínas], donde se desarrolla el tema de la expresión génica (o genética) a fin
de que los estudiantes relacionen el pat rón genético con las síntesis de proteínas.
Pregunte para reflexionar:
· Si un individuo proviene de una sola célula, huevo o cigoto que posee la información
genética de padre y madre. ¿Cómo es capaz de originar toda la diversidad de células
que lo conforman? ¿Qué puede ocurrir si hay un cambio en la estructura de un gen?
3) Dentro del mismo recurso [Página 2. Genes y Proteínas], muestre las cuatro
ilustraciones del costado derecho de dicho recurso a fin de que los estudiantes observen
que las características propias de un ser humano se encuentran determinadas por
proteínas.
Invítelos a nombrar otras características propias de nuestra especie, reforzando la idea de
que todas éstas se encuentran determinadas por proteínas que son el resultado de la
expresión de ciertos genes (expresión genética o génica).
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Exploración
1) Invite a los estudiantes a trabajar en la Guía de los Estudiantes la siguiente actividad en
forma grupal:
Lee las siguientes afirmaciones y luego desarrolla el ejercicio junto a tu grupo:
·
·
·
Los genes codifican la estructura de las proteínas.
Los genes se encuentran en el ADN, que a su vez está en el interior del núcleo.
Las proteínas se forman sin embargo, en el citoplasma.
¿Cómo crees que el ADN que no sale del núcleo hace posible la síntesis de esas proteínas?
Elabora, junto a tu grupo de trabajo, un diagrama o esquema que represente estas ideas y
preséntenlas al resto de los grupos del curso.
2) Muestre el video “Un gen: una cadena polipeptídica” del recurso [Página 3. ¿Cuál Es
la Relación entre un Gen y una Cadena Polipeptídica?]. Enseguida, invite a los
estudiantes a contestar las siguientes preguntas, en forma individual:
·
·
·
¿Cómo se llegó a la idea de que “un gen es igual a una cadena polipeptídica”?
¿Cuál es la diferencia entre las siguientes afirmaciones:
Un gen es igual a una enzima.
Un gen es igual a una proteína.
Un gen es igual a una cadena polipeptídica.
¿Cómo está estructurado un gen?
3) Enseguida muestre la ilustración “Del ADN a un polipéptido” también, presente en la
[Página 3. ¿Cuál Es la Relación entre un Gen y una Cadena Polipeptídica?] y revise la
secuencia descrita, junto a los estudiantes.
Reflexión
1) Presente a los estudiantes el video de la [Página 4. ¿Qué Es el Código Genético?] y,
posteriormente, realice las siguientes preguntas de la Guía del Estudiante:
·
·
·
·
·
¿Qué son los genes?
¿Qué es la expresión génica?
¿Cuál es la relación entre genes y proteínas?
¿Cuál es la relación entre proteínas y las características de un individuo?
Si un gen es un polinucleótido y una proteína un polipéptido: ¿Qué relación se
establece entre nucléotidos y aminoácidos?
2) Discuta con sus estudiantes la siguiente situación:
·
·
Si el ADN tiene 4 tipos de nucleótidos. ¿Cómo es posible que codifique para 20 tipos
de aminoácidos?
Ensayen las probabilidades de combinación de estas 4 unidades para generar una
combinación que involucre a los 20 aminoácidos.
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Enseguida, muestre la tabla “El código genético del ARN mensajero” presente en la
[Página 4. ¿Qué Es el Código Genético?] y revísela en conjunto con los estudiantes.
Inste a los estudiantes a pensar que para la expresión de un gen, debe haber un codón de
inicio y uno de término. En la TABLA aparecen codones para distintos aminoácidos, pero
además, están los 3 codones de término con la palabra “detener” (UAA, UAG, UGA). No
aparece destacado el codón de inicio (AUG) que corresponde al aminoácido “Metionina
fornilada”.
Pida a sus estudiantes que analicen la tabla y que den una explicación a la afirmación: “El
código genético es degenerado”. Ésto se dice así, porque para cada aminoácido existen 2 y
hasta 4 codones que lo codifican, excepto Metionina, que sólo es codificada por 1 codón
(AUG).
Pídales que realicen el siguiente ejercicio:
Si una cadena de ADN tiene la siguiente secuencia de nucleótidos: TGG, AAA, CTC, ACT.
¿Cuál será la estructura del ARN que se transcribe a partir de esta secuencia, si el ARN no
tiene Timina (T), sino Uracilo (U)?
3) Muestre el video “La estructura del ARN” presente en [Página 5. Los Ácidos
Ribonucleicos]:
·
·
·
¿En qué consiste la transcripción?
¿Cómo se organiza un ARN?
Dibuja un nucleótido de ARN que incluya: un grupo fosfato, una pentosa y una base
nitrogenada.
4) Enseguida, muestre las Ilustraciones del recurso “Tipos de ARN” presentes en [Página
5. Los Ácidos Ribonucleicos] y pídales establecer diferencias entre los tres tipos de ARN
revisados, completando la siguiente tabla presente en la Guía del Estudiante:
Tipo de ARN
Estructura
Ubicación
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Función
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Aplicación / Evaluación
1) Muestre la actividad de la [Página 6. Características Genéticas] y, posteriormente
realice la siguiente pregunta de la Guía del Estudiante:
·
¿Cuál es la relación entre información genética, genotipo y fenotipo?
2) Con el fin de que apliquen los aprendizajes obtenidos durante la sesión, muestre a los
estudiantes los recursos:
[Página 7. Genética y Estr uctura Celular],
[Página 8. Estructura del Código Genético] ,
[Página 9. La Estructura de los Ácidos Ribonucleicos].
3) Finalmente, solicite a los estudiantes responder en la Guía del Estudiante, la pregunta
¿Qué aprend imos en esta sesión?
Valide los aprendizajes de sus estudiantes y contrástelos con la información registrada al
inicio de la sesión.
Sesión 2
Focalización
Comience esta etapa, invitando a los estudiantes a recordar lo visto durante la sesión
anterior. Luego, pídales trabajar en forma grupal en torno a la síntesis de proteínas, dando la
siguiente instrucción:
¿Cómo ocurre la síntesis de proteínas?
Construyan un esquema explicativo del proceso de síntesis de proteínas, utilizando los
materiales que consideren necesarios.
Exploración
1) Escriba la siguiente frase e invite a los estudiantes a separarla en las palabras que la
componen:
Transcribirelcódigogenéticocorrectamente
¿La frase tiene algún sentido al estar escrita en forma continua?
Al igual que en una frase donde las palabras se van separando, el ADN codifica la
información a través de genes separados, que se expresan para cada una de las proteínas.
Si el ADN codifica con nucleótidos secuenciados, ¿cómo crees que se puede determinar
dónde comienza y termina un gen?
Indique que cada palabra equivale a la codificación de un gen en el ADN. Al igual que en
esta frase, los genes también tienen que estar separados, presentando un codón de inicio y
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un codón de término.
1) A continuación, revise junto a sus alumnos y alumnas los videos
· [Página 10. ¿Cómo se Inicia la Transcripción?],
· [Página 11. Elongación y Maduración de la Transcripción],
· [Página 12. Maduración del ARNm].
Con la información que vayan obteniendo de los videos, invítelos a establecer, en forma
general, los pasos de la transcripción, agregando la información a su esquema explicativo
de síntesis de proteínas.
2) Enseguida, presente el recurso [Página 13. Traducción: Iniciación, Elongación y
Terminación] y, luego, pídales que establezcan los pasos de la traducción, agregando la
información al esquema explicativo de síntesis de proteínas elaborado anteriormente.
Reflexión
1) Muestre los videos “La participación del ARN en la síntesis de proteínas” [Página
14-a. Los Componentes de los Mecanismos de Traducción], “La estructura y la función
de los ribosomas” [Página 14-b. Los Componentes de los Mecanismos de Traducción]
y “Estructura del ARNt” [Página 14-c. Los Componentes de los Mecanismos de
Traducción] e invítelos a contrastar los esquemas explicativos realizados grupalmente,
durante la focalización y exploración.
2) Presente a los estudiantes el recurso [Página 15. Los Anticodones y el Código
Genético] e invítelos a realizar, en forma individual, las actividades descritas, para luego,
ser revisada en forma general.
Aplicación / Evaluación
1) A fin de revisar y aplicar los aprendizajes, invite a los estudiantes a trabajar los siguientes
recursos en forma individual:
[Página 16. El Curso de la Transcripción],
[Página 17. Transcripción y Replicación del ARNm],
[Página 18. Componentes del ARNt],
[Página 19. Modificaciones Postraducción].
Luego, realice cada actividad en conjunto con el curso, corrigiendo errores y destacando
ideas importantes.
2) Para el cierre de la unidad:
Muestre el recurso: [Página 20, ¿Qué Aprendimos?] y realice, junto a los estudiantes, una
síntesis final de los conceptos claves, a través de un mapa conceptual.
Pídale a los alumnas y alumnas que respondan lo siguiente:
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¿Qué aprendimos?
Incentive a repasar este objeto digital individualmente para que cada uno profundi ce el tema.
Aprendizajes esperados:
El traspaso de información desde los genes a las proteínas ocurre gracias a las moléculas
de ARN (ácido ribonucleico). Éste puede ser mensajero (ARNm), ribosomal (ARNr) y de
transferencia (ARNt).
El ADN se puede copiar, en un proceso llamado “replicación”. El ADN se transcribe a
moléculas de ARNm y, esta información se traduce en el citoplasma para la formación de
proteínas. El ribosoma es la estructura que hace posible la síntesis de proteínas.
Replicación
ADN
ARNm
Transcripción
Polipéptidos (proteínas)
Traducción
En el código genético, un triplete de nucleótidos o codón codifica para 1 aminoácido. Un gen
codifica para 1 polipéptido.
Codón = 1 triplete = 1 aminoácido.
En la etapa de transcripción, las moléculas de ARN son sintetizadas en el núcleo, a partir de
las hebras de ADN, en presencia de enzimas nucleares y citoplasmáticas. La síntesis de
proteínas se produce en los ribosomas formados por ARNr y proteínas ribosomales.
La traducción ocurre, cuando el ribosoma se desplaza a través del ARNm, decodificando
cada triplete de nucleótidos.
Los ARNt son específicos para un aminoácido. Una vez activado el ARNt, transporta al
aminoácido y lo ensambla en la cadena de montaje del polipéptido.
Articulación
Conocimientos Previos Necesarios de los Estudiantes:
-Describen la estructura del ADN,
-Explican la diferencia entre ADN y ARN,
-Conocen la replicación del material genético.
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