EL ADN, LOS CROMOSOMAS Y LA GENÉTICA Cuaderno 3 2 LAS LEYES DE MENDEL; SIMULACIÓN. Mendel estudió la herencia de caracteres utilizando para sus experiencias plantas de guisante dulce (Pisum sativum) y los resultados que obtuvo se conocen actualmente como Las Leyes de Mendel: Primera ley o ley de la uniformidad: cuando se cruzan dos homocigóticos o razas puras los descendientes son todos iguales entre sí e iguales a uno de los progenitores. Carácter estudiado: color del guisante A(color amarillo) > a(color verde) P AA x aa F1 Aa (amarillos) Segunda ley o ley de la segregación independiente: cuando se cruzan dos individuos de la primera generación filial (F1) que son híbridos, en la segunda generación aparece el carácter que había quedado oculto en la primera (el color verde). Esto es debido a que los genes se separan durante la formación de los gametos y vuelven a unirse en la fecundación; como esta unión ocurre al azar podrán aparecer distintas combinaciones. F1 Aa x Aa F2 AA Aa Aa aa Las frecuencias genotípicas son : Las frecuencias fenotípicas son: ¼ AA, 25% ½ Aa, 50% ¼ aa 25% ¾ amarillos (AA +Aa) , ¼ verdes (aa) 75% 25% Tercera ley o ley de la combinación independiente: cuando en un híbrido se combian varios genes, estos se transmiten de forma independiente. En este caso, Mendel además de fijarse en el color de los guisantes miraba si eran lisos o rugosos : B(liso) > b(rugoso) y estudia como se heredan los dos rasgos concluyendo que son independientes, es decir, que un guisante sea amarillo no influirá en que sea liso o rugoso. P F1 AABB x aabb AaBa 3 F1 F2 Frecuencias fenotípicas AaBb x AaBb A_B_ 9/16 3/16 3/16 1/16 A_bb aaB_ aabb amarillo y liso (A_B_) amarillo y rugoso (A_bb) verde y liso (aaB_) verde rugoso (aabb) NOTA: la raya indica que puede ser A/a o bien B/b SIMULACIÓN DE LA SEGUNDA LEY Materiales Por cada grupo de 2 alumnos necesitamos: 50 cuadrados de cartulina amarillos y 50 verdes dos recipientes (bandejas por ejemplo) que representan los individuos a cruzar tres cajas de Petri numeradas: 1, 2 y3 Procedimiento Introducimos en cada bandeja 25 cuadrados amarillos y 25 verdes. Cada una representa así un individuo híbrido para el rasgo color. Mezclamos bien las cartulinas y con los ojos cerrados extraemos una de cada bandeja de forma que: *Si salen dos amarillas las metemos en la placa 1 *Si sale amarilla y verde las metemos en la placa 2 *Si salen dos verdes las metemos en la placa 3 Cuando hayas sacado todas las cartulinas cuenta los pares que tienes en cada placa y anota los resultados en la siguiente tabla: Tus datos Número de parejas Frecuencia Nº de parejas/total parejas 1. parejas amarillas 2.parejas amarillo/verde 3.parejas verdes Si comparas tus resultados con los de Mendel ¿se parecen? % 4 Si consideras que el rasgo amarillo domina sobre el verde y miras solo los fenotipos ¿se parecen a los datos de Mendel? Si tenemos más datos, es decir, más descendientes, los resultados se aproximarán más a los obtenidos por Mendel. Para comprobarlo vas a reunir los datos de toda la clase en la siguiente tabla: 1 parejas amarillas 2. parejas amarilla/verde 3.parejas verdes Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 total Con todos los datos calcula ahora las frecuencias de cada tipo y anótalas en la siguiente tabla: Todos los datos Número de parejas Frecuencia Nº de parejas/total parejas % 1. parejas amarillas 2.parejas amarillo/verde 3.parejas verdes ¿se aproximan ahora más los resultados? ¿qué representan los cartones? ¿por qué has de cerrar los ojos para cogerlos?. Si tuvieramos 75 parejas ¿cuántas esperaríamos amarillas, híbridas y verdes? 5 LA HERENCIA DE CARACTERES EN LA ESPECIE HUMANA En la especie humana existen muchos rasgos que se heredan y de ellos muchos pueden obsevarse a simple vista. Si recogemos datos de un amplio grupo de personas podemos hacer conjeturas sobre que rasgo es dominante o recesivo o si hay casos de codominancia ( ninguno domina sino que suele darse una mezcla de los dos, por ejemplo, si A(rojo) y a (blanco) el híbrido, Aa, sería rosa). Vamos a fijarnos en una serie de rasgos que podrás observar en la clase: Lóbulo de la oreja: algunas personas tienen el lóbulo de la oreja separado de la piel de la cara mientras otras lo tiene unido Lóbulo de la oreja modalidad Nº de alumnos frecuencia porcentaje libre unido Presencia de pelos en la segunda falange de los dedos de la mano: en el dorso de la primera falange, todas las personas tienen más o menos pelo. Sin embargo, en la segunda falange hay personas que tiene pelo y otras que no (puedes necesitar lupa). Pelos en la segunda falange de los dedos modalidad Con pelos Nº de alumnos frecuencia porcentaje Sin pelos Lengua en rollo: en algunas personas los músculos de la lengua están de tal forma que pueden sacarla y luego enrrollarla en un tubo. Lengua en rollo modalidad Nº de alumnos frecuencia porcentaje si no Con los datos que tienes ¿qué conclusiones sacas de cada uno de esos rasgos? 6 EL ÁRBOL GENEALÓGICO Un árbol genealógico es una representación de una familia diferenciándose las sucesivas generaciones y resulta útil para realizar estudios genéticos cuando se sospecha que algún rasgo puede tener un componente hereditario; permite además ver si la herencia depende del sexo (herencia ligada al sexo) como en el daltonismo o en la hemofilia y hacer cálculos sobre la probabilidad de que los descendientes tengan o no el rasgo. Para realizarlo hay que seguir unas normas: los varones se representan mediante un cuadrado y las mujeres mediante un círculo. Cada generación se númera de arriba hacia abajo con números romanos y dentro de cada generación cada individuo se numera de izquierda a derecha. El rasgo que queremos estudiar se marca con color sobre el símbolo de varón o mujer. matrimonio matrimon ioNIO I Personas con el rasgo estudiado 1 2 hijos II 1 2 3 4 5 III 1 2 Aborto o niño que muere en edad temprana y del que no sabemos su rasgo Intenta construir el árbol de tu familia y después fijate en un carácter o rasgo y márcalo sobre el gráfico. 7 EL ADN ES EL PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA: Griffith y Avery. En 1928, el bacteriólogo Griffith, trabajando con la bacteria causante de la neumonia (Diplococcus pneumoniae) vio que existían dos cepas distintas: Cepas S que presentaban en los cultivos una superficie suave (smooth) y una cápsula que englobaba dos bacterias y Cepas R que presentaban un aspecto rugoso (rough) y cuyas células carecían de cápsula. Comprobó que cuando inoculaba bacterias de tipo S a ratones, se producía en ellos la neumonía y morían mientras que si inoculaba la cepa R los ratones no sufrían enfermedad alguna: Cepa S + virulenta Cepa R + No virulenta Comprobó también que si trataba las bacterias de la cepa S con calor, matándolas, y luego inoculaba con ellas a los ratones, estos no padecían la neumonía: Cepas S muertas por calor + Finalmente, cuando inoculaba una mezcla de bacterias S muertas por calor, junto con bacterias R vivas, al contrario de lo esperado, los ratones contraían neumonía y morían. Al analizar la sangre de estos ratones muertos, se encontraban bacterias de tipo S ¡vivas!: Cepa S muerta + cepa R + Se extrae sangre y aparecen bacterias S vivas 8 Griffith llamó a este fenómeno transformación, pues las bacterias de tipo R se convertían en bacterias de tipo S. ¿qué crees que pasó? En 1944 Avery y sus colaboradores vieron que podían realizar los experimentos de Griffith en tubos de ensayo, sin necesidad de inocular ratones. Así, si mezclaban bacterias S muertas por calor con bacterias R, después de un tiempo podían obtener células S vivas. Bacterias R Se mezclan Bacterias S muertas Se aislan bacterias S vivas A continuación fraccionaron las bacterias S muertas y separaron distintos componentes. Mezclaron cada uno de ellos con las bacterias R y luego observaban si aparecían bacterias S: Bacterias S muertas Se fraccionan y se extraen proteínas, ADN....que se mexclan con bacterias R Proteínas + bacterias R................................. bacterias R ADN + bacterias R....................................... bacterias S ¡vivas! Cápsula + bacterias R ....................... ............bacterias R Membranas + bacterias R..............................bacterias R ¿qué conclusiones crees que sacaron respecto a la transformación? 9 EL ADN: ESTRUCTURA SECUNDARIA En 1953, Watson y Crick, propusieron un modelo de estructura secundaria para el ADN que revolucionó las Ciencias Biológicas pues tal estructura abría todo un camino de posibilidades para estudiar y comprender los mecanismos de la división celular y la transmisión de la información de unas generaciones a las siguientes, así como para los estudios posteriores sobre la transcripción y la traducción. Watson y Crick con su modelo de ADN Los ácidos nucléicos son polímeros de nucleótidos monofosfato; a su vez, estos nucleótidos llevan tres elementos: Base nitrogenada Pentosa Fosfato En el caso del ADN, las bases nitrogenadas pueden ser de cuatro tipos: adenina, guanina, citosina y timina; la pentosa es una desoxirribosa. El ADN está constituído por dos cadenas de ácido nucleico, complementarias y antiparalelas: Complementarias: la adenina se une con la timina por dos puentes de hidrógeno y la citosina con la guanina por tres. Antiparalelas pues una lleva la dirección 5´3´ y la otra va en dirección 3´5´ (3´significa que en ese extremo, la desoxirribosa tiene el –OH del carbono 3´libre y 5´se refiere al carbono 5´de la desoxirribosa que llevará el fosfato). El siguiente ejercicio pretende que construyas 4 nucleótidos partiendo de sus elementos (fosfato, base nitrogenada y pentosa). Después, teniendo en cuenta la complementariedad de bases y la dirección de las hebras, puedes unirlos formando así una pequeña región de ADN de 4 nucleótidos apareados de dos en dos. Al final, si unes tu fragmento con el del resto de la clase, construireis una molécula de ADN. Cuando la hagais, recordad que las bases nitrogenadas se disponen perpendiculares al eje general de la molécula. 10 Recorta las figuras y únelas por las pestañas para formas 4 nucleótidos. Luego pégalos entre si teniendo en cuenta la complementariedad de bases y la dirección que llevan. Te recomiendo que colorees las bases, por ejemplo: adenina y timina de rojo y guanina y citosina de azul. 11 ESTUDIO DE LOS CROMOSOMAS Como sabes, el cromosoma es una forma de cromatina (ADN + proteínas) altamente condensada que aparece cuando la célula se va a dividir facilitando el reparto del material genético entre las células hijas. Los cromosomas presentan distintas partes, como puedes ver en la figura 1, y además no son todos iguales, diferenciándose por la posición del centrómero, por la presencia de las llamadas constricciones secundarias y por la presencia de satélites . Según la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en 4 grupos: -metacéntricos, cuando los dos brazos son iguales, es decir, el centrómero está en el medio -submetacéntricos, con un brazo ligeramente mayor que otro -acrocéntricos, con un brazo claramente mayor que otro -telocéntricos, con un solo brazo, pues el otro es tan pequeño que prácticamente no existe En la figura 4 tienes una serie de cromosomas. Recórtalos y pégalos en la casilla que corresponda de la siguiente tabla: cromosomas Metacéntricos Submetacéntricos Acrocéntricos Telocéntricos Sin constricción 2ª /sin satélite con constricción 2ª Sin constricción 2ª /sin satélite /con satélite con constricción 2ª /con satélite 12 13 EL CARIOTIPO Durante la metafase de la división celular, los cromosomas duplicados y unidos por el centrómero, se colocan en el plano ecuatorial de la célula para luego separarse y repartirse entre las dos células hijas. Recuerda que en la meiosis, al ser una división reductiva, en la primera parte, las dos células se reparten los cromosomas duplicados (estructura llamada tetrada), es decir, cada célula recibe un cromosoma doble de cada tipo (una célula con 46 cromosomas tendría ahora 23); en la segunda división, semejante a una mitosis, los cromosomas duplicados (cada uno con dos cromátidas unidas por el centrómero) se “rompen” enviando una copia a cada célula (la célula que tenía 23 cromosomas cada uno con dos cromátidas, se divide en dos células cada una con 23 cromosomas). En ese momento en que los cromosomas están en metafase es “fácil” observarlos todos y es la fase que se utiliza para teñirlos y fotografiarlos. Esa fotografía se llama cariotipo y su estudio nos aporta datos sobre su dueño, por ejemplo su sexo, pero también datos sobre alteraciones como aumento o disminución del número de cromosomas (sindrome de Down, sindrome de Turner... ) o mutaciones que producen cambios en el tamaño de los cromosomas: se pierde un fragmento, se gana un fragmento...). La figura que tienes a la izquierda es un cariotipo de un individuo de la especie humana de sexo masculino. Los cromosomas se tiñen con una técnica particular que les da un bandeado típico. Fijate que cada cromosoma tiene una sola cromatida y no dos como en los dibujos que verás a continuación. ¿en que momento de la división celular los vemos de esta manera?____________________________ ___________________________________ Los cromosomas están ordenados y agrupados siguiendo unos criterios que tendrás que descubrir. 14 Como sabes, tenemos 46 cromosomas, que en realidad son 23 parejas, pues tenemos dos de cada tipo en todas las células de nuestro cuerpo excepto en ¿cuáles?_______________________ Por otro lado, de esas 23 parejas, una pareja corresponde a los cromosomas sexuales XX en la mujer y XY en el hombre. La figura que tienes a continuación te muestra a esas parejas sexuales; como puedes observar la pareja XY es un poco dispar. Gracias a esa disparidad podemos distinguir en el cariotipo un individuo de sexo masculino de uno femenino, es sencillo...solo tienes que buscar entre los 46 cromosomas a los dos sexuales XX o XY. ¿cuáles crees que son los cromosomas sexuales del cariotipo anterior? Márcalos 1ª PARTE: ESTUDIO DE LA MORFOLOGÍA DE LOS CROMOSOMAS HUMANOS: EL IDIOGRAMA. Como ves en la fotografía, puede ser complicado reconocer los cromosomas pues pueden estar doblados o borrosos. Para hacerlo más sencillo vas a utilizar dibujos de cariotipos. La figura 6 es el primero que usaremos: 1º-fijándote en los cromosomas sexuales intenta averiguar el sexo del individuo al que corresponde este cariotipo. 2º-recorta los cromosomas y reúnelos por parejas, ordenándolos de mayor a menor y asignando a cada pareja un número, empezando por el 1. 15 16 A continuación tienes una tabla con la ordenación correcta de un individuo humano de sexo masculino. Esta tabla se llama Idiograma; en ella los cromosomas están agrupados en 7 grupos (desde el A al G). Averigua que características comunes tienen los cromosomas pertenecientes a cada uno de los grupos: Grupo A Grupo B Grupo C Grupo D Grupo E Grupo F Grupo G 17 2º PARTE: CONSTRUCCIÓN DE UN IDIOGRAMA. Realiza ahora el idiograma correspondiente a los cromosomas del individuo cuyo cariotipo tienes en la figura 8. Para ello recorta los cromosomas y pégalos en la tabla siguiente ( utiliza como referencia el idiograma de la página anterior). 18 19 3ª PARTE: RECONOCIMIENTO DE ALTERACIOINES A PARTIR DEL CARIOTIPO: mutaciones genómicas y mutaciones cromosómicas. A continuación tienes tres cariotipos humanos cada uno con una alteración que produce determinado síndrome. Averigua en cada caso cúal es la alteración cromosómica que produce la enfermedad y consulta algún texto para saber que características tienen esas personas. 1º 2º 20 3º Los tres cariotipos que acabas de ver corresponden a tres síndromes en los que se ha producido mutación. Las mutaciones observadas corresponden a dos tipos: mutaciones genómicas en las que se altera el nº de cromosomas del cariotipo de la especie y mutaciones cromosómicas en las que se producen cambios en la disposición de los genes en los cromosomas, unas veces con pérdida de información genética, otras con ganancia y otras sin variación en la cantidad de información. Indica a que tipo de mutación corresponden los síndromes anteriores: Síndrome de Down Síndrome de Klinefelter Sindrome de “grito de gato” 21 En el siguiente cuadro tienes otras mutaciones en la especie humana; complétalo: Mutación Enfermedad Síntomas clínicos Sindrome de Down Trisomía del par 13 Síndrome de Patau Trisomía del par 18 Síndrome de Edwars Trisomía del X Síndrome triple X Malformaciones: labio leporino, hexodactilia, ausencia de bulbo olfatorio. Muerte precoz Malformaciones cardíacas, orejas de aspecto faunesco, prominencia occipital. Muerte precoz Transtornos en la menstruación. Menopausia precoz. Síndrome de Klinefelter XYY No apreciables Síndrome duplo Y monosomía del X (falta un cromosoma X) Síndrome de Turner Mujeres con caracteres secundarios infantiles, esterilidad y retraso mental Síndrome de “grito de gato” Pérdida (deleción) de un trozo del brazo largo del retinoblastoma cromosoma 13 Cáncer de retina 22 LA TRANSCRIPCIÓN Y LA TRADUCCIÓN (en procariotas) A continuación tienes una secuencia de ADN a partir de la que vas a realizar la transcripción para obtener un ARNm. CGCTATAATGATCGCTGTAATCGTGCATATAGCGCTGCAGACTTACTTAGCTTGTCGTCTTCACCCCATTCGCGCGCGAAAAAAAA-5´ GCGATATTACTAGCGACATTAGCACGTATATCGCGACGTCTGAATGAATCGAACAGCGAAGTGGGGTAAGCGCGCGCTTTTTTTT-3´ Como sabes la transcripción del ARN consiste en copiar un fragmento de una de las dos hebras del ADN. La hebra de ADN que se va a copiar tiene secuencias llamadas centros promotores que serán reconocidas por una subunidad del enzima ARNpolimerasa. La transcripción se iniciará a partir de un número determinado de nucleótidos después del centro promotor. Uno de estos centros promotores tiene la siguiente secuencia: TATAAT y diez bases después de él se inicia la copia del ADN. Así, 1º localiza esa secuencia en una de las hebras del ADN y márcala 2º a partir de ella cuenta diez bases y en la siguiente (nº 11) comenzará la síntesis del ARNm 3º construye el ARNm (recuerda que en el ARN no tienes timina y si uracilo!) Si ya tienes tu ARNm fijate en su extremo final...tienes una seria de CG que alternan y luego un resto de U (secuencia poli-U). Esa serie CG pueden aparearse y formar una horquilla. Eso constituye una señal de terminación de la transcripción y obliga a la ARN-polimerasa a separarse del ADN. Intenta unir las bases para formar esa horquilla. 23 Ahora, a partir del ARNm vamos a proceder a la traducción, es decir, a construir un péptido según las órdenes escritas en el ADN y que tenemos transcritas en el ARNm. En la traducción, cada tres bases (codón) del ARNm van a determinar un aminoácido que será llevado por un ARN transferente, organizándose toda la maquinaria a través de los ribosomas. Para que los ribosomas se unan al ARNm y se inicie la traducción, es necesario que un ARN ribosómico (ARNr 16 S) reconozca una zona del ARNm. Después, las dos subunidades del ribosoma se ensamblan y se desplazan por el ARNm hasta encontrar el codón de iniciación :AUG que corresponde al aminoácido metionina. Este será, por lo tanto nuestro primer aminoácido en el péptido. En resumen: 1º busca la secuencia del ARNm complementaria del ARNr 16 S siguiente: ______________GCAUAUAGCG______________ (ARNr 16 S) 2º después de esa unión, localiza el codón de iniciación y 3º a partir de él, debes ir leyendo los codones y buscando su correspondecia con aminoácidos según el código genético que tienes en esta actividad escribe el péptido obtenido 24 MUTACIONES Con la misma secuencia de ADN vamos a ver el efecto de distintas mutaciones, por cambio de nucleótidos, por eliminación de éstos o por adiccción. Para ello consideramos solo la hebra de ADN con información para la proteína: como habrás comprobado la hebra codificante era la de la parte de arriba...el primer aminoácido, metionina, tiene como codón en el ARNm AUG y esto corresponde con el triplete TAC del ADN. El fragmento que nos interesa del ADN es el siguiente: 3´-----TACTTAGCTTGTCGTCTTCACCCCATT--------5´ este fragmento nos dió el siguiente ARNm: 5´-----AUGAAUCGAACAGCAAAGUGGGGGUAA------3´ STOP y a partit de este ARNm obtuvimos el siguiente péptido: met-asn-arg-thr-ala-lys-trp-gly Ahora que ya tienes la solución del ejercicio anterior, vamos a fijarnos en el triplete de ADN marcado en negrita: GCT y vamos a mutarlo de distintas maneras (en cada una, convierte el triplete de ADN en un codón de ARNm y averigua lo que ocurre con el aminoácido resultante y explica qué pasará con la proteína). 1º. Cambiamos la 3ª base: GCT x GCA 2º. Cambiamos la 2ª base: CGT x GTT 3º. Cambiamos la 1ª base: GCT x ACT 4º. Añadimos una base: GCTT (ahora debes ver como afecta al resto de la cadena) 25 5º. Quitamos una base: GT Este tipo de mutaciones que has observado se denominan mutaciones génicas. Los efectos que pueden tener en la proteína son variados, y por eso distinguimos varios tipos: 1. silenciosa: mutación por cambio de base pero que codifica para el mismo aminoácido original debido a que el código genético es degenerado. No tiene ningún efecto. 2. neutra: mutación en la que al cambiar la base, cambia el aminoácido, pero la proteína no resulta alterada (el aminoácido ocupa una zona de la proteína que no es importante para su función). 3. de cambio de sentido: mutación en la que el cambio de base produce un cambio de aminoácido y la proteína se ve alterada (el aminoácido puede ser, por ejemplo, parte del centro activo de un enzima). 4. sin sentido: mutación por cambio de base que origina en el ARNm un codón STOP por lo que la proteína no se construye. Cuando anadimos o suprimimos una base, el efecto es más drástico pues se ven afectados todos los codones por detrás de la mutación , y por tanto, todos los aminoácidos. Indica a que tipo de mutaciones génicas corresponden los 5 casos anteriores. 26 EL ADN RECOMBINANTE: construcción de un plásmido recombinante La tecnología del ADN recombinante permite trasladar información genética de unos organismos a otros. Esto es posible por la universalidad de los componentes moleculares de los organismos y tiene numerosas aplicaciones en el campo de la industria, la medicina y la agricultura. Un ADN recombinante es un fragmento de ADN construído de forma artificial con ADNs de distintos organismos. En general, las técnicas empleadas en la manipulación genética consisten en localizar genes, fragmentar el ADN, empalmar unos trozos con otros, duplicar los fragmentos e introducirlos en alguna célula con algún fin determinado: obtención de sustancias para producir medicamentos, mejora del rendimiento de una planta, etc. Para cortar el ADN en lugares concretos se utilizan las llamadas enzimas de restricción; estos enzimas descubiertos en bacterias, son endonucleasas que cortan el ADN en secuencias concretas. El corte deja en los extremos secuencias de hebra sencilla que serán complementarias. Así, si cortamos con un mismo enzima de restricción el ADN de una bacteria y el de una planta y luego los mezclamos, los dos ADNs pueden unirse por los extremos dejados por el enzima. Cuando cortamos el ADN nos puede interesar un fragmento que lleve un determinado gen, en este caso el gen para una hormona (hormona del crecimiento). Si queremos transferir este gen a otro organismo usaremos un vector, normalmente un plásmido o un virus. Así, para construir una molécula de ADN recombinante se somete el ADN del vector y el ADN del organismo que nos interesa a la acción de un enzima de restricción. Los extremos de los lugares de corte son cohesivos puesto que se unen fácilmente por sus secuencias complementarias. Las uniones se refuerzan con la ayuda de enzimas ligasas. El plásmido resultante (que tendrá nuestro gen incorporado, será un ADN recombinante) se llama plásmido quimera. Como este plásmido puede duplicarse en la bacteria el resultado es que nuestro gen también se copiará, es decir, conseguimos clonarlo. Un problema adicional es que al cortar el ADN para seleccionar el gen de la hormona resulta difícil saber en que trozo de ADN tenemos nuestro gen. Por eso, la construcción de la molécula de ADN recombinante no resulta tan “sencilla” como lo descrito; en realidad utilizamos distintos plasmidos y distintas enzimas de restricción y al final obtenemos una colección de plásmidos recombinados, cada uno con un trozo de nuestro ADN. ¿cómo saber cual de ellos lleva el gen de la hormona?. Para ello se utilizan plásmidos que llevan genes de resistencia a antibióticos de forma que nuestro plásmido, el que lleva el gen de la hormona, va a ser además resistente a la acción de determinados antibióticos. Al poner las bacterias a crecer en un medio de cultivo que incluya dichos antibióticos solo sobrevivirán las bacterias que lleven dicho plásmido y así, habremos capturado nuestro gen. 27 MATERIALES Y PROCEDIMIENTO 1º. ADN del plásmido: figura 1. Recorta los trozos de ADN del plásmido y únelos con cinta adhesiva para formar una estructura circular que simule el plásmido. Fijate que ese ADN lleva tres genes de resistencia a antibióticos y un origen de replicación necesario para que el plásmido se duplique y se transfiera de célula a célula. 2º. ADN celular que contiene el gen para la hormona. Figura 2. une los distintos trozos pero no lo cierres. 3º. Distintos enzimas de restricción (figura 3). Recórtalos y deslízalos sobre el ADN del plásmido hasta que localices los lugares donde cortan dichos enzimas. Marca dichos lugares en el ADN del plásmido. Realiza lo mismo para la secuencia de ADN celular con el gen para la hormona y marca también los lugares de corte. 4º. Selecciona el enzima de restricción adecuada; recuerda que este enzima: -debe romper el plásmido pero dejando intacta la secuencia de inicio de la replicación y al menos un gen para la resistencia a un antibiótico. -el mismo enzima debe romper el ADN con el gen para la hormona pero dejándonos intacto dicho gen. 5º. Cuando tengas el enzima seleccionado corta el ADN celular y el plasmídico por los lugares apropiados; a continuación pega los fragmentos y ya tienes tu plásmido recombinado. 6º. Finalmente este plásmido lo tendremos que introducir en una bacteria en la que se duplicará y así, clonaremos el gen. La figura 4 son bacterias para que rellenes con el plásmido resultante; en la figura 5 tienes distintas placas de Petri con medios de cultivo donde crecerán (o no) las bacterias. Indica en cual de ellas podrá crecer la bacteria que ha incorporado tu plásmido. 28 Figura 1 29 Figura 2 30 figura 3: enzimas de restricción 31 figura 4 32 figura 5 33 Bibliografía -Antonio Jimeno, M. Ballesteros, A. Pardo; L, Ugedo; Biología COU, Editorial Santillana, 1992 -Carlos A, Miguel González, Araceli del Cañizo, Angel Costa Pérez; Biología 2º Bachillerato; Editorial Everest 1999 -Juan Ängel España, José G. Conde Dominguez, Antonio Fernandez Diez...Actividades Prácticas de Ciencias Naturales /1 Editorial Dossat, s.a. , 1980 -J: Cañeque, J. Martínez, C. Pulido, J. M. Roiz; Carpeta de actividades de laboratorio, Biología E. Secundaria, volumen V y VI, Editorial TSD Enosa, 1998 -Rafaela López Módenes, Tomás Romero Martín, Carlos Salamanca Nuñez, Juan Manuel Velasco Santos; Biología 2º bachillerto; Editorial Editex, 1988 -Juan E. Panadero, M. Rosario Fuente Floórez, Rosa Mª González Casado, Aurora Lozano Montero, Antonio Olazabal Flórez, Blanca Razquín Peralta; Biología 2º bachillerto; Editorial Bruño, 1998 -Miguel Sanz, Susana Serrano, Begoña Torralla; Biología 2º bachillerato; Editorial Oxford Educación, 1999 Páginas de internet: www.crosswind.net www.cellsalive.com www.cellbio.com www.100cia.com www.nyu.edu www.eibe.info www.cnice.mecd.es/enlaces www.arrakis.es 34 INDICE Las leyes de Mendel: simulación La herencia de caracteres en la especie humana El árbol genealógico El ADN es el portador de la información genética El ADN: estructura secundaria Estudio de los cromosomas El cariotipo La transcripción y la traducción Mutaciones El ADN recombinante: construcción de un plásmido recombinante Bibliografía 2 5 6 7 9 11 13 22 24 26 33