CÓDIGO: PA-01-01 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! Nombres y Apellidos del Estudiante: PÁGINA: 1 de 14 Grado: NOVENO Periodo: I Docente: Duración: 30 HORAS Área: Asignatura: BIOLOGIA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ESTÁNDAR: Explico la variabilidad en las poblaciones y la diversidad biológica como consecuencia de estrategias de reproducción, cambios genéticos y selección natural. INDICADORES DE DESEMPEÑO: Reconoce la importancia del modelo de la doble hélice para la explicación del almacenamiento y transmisión del material hereditario. Identifica la utilidad del ADN como herramienta del análisis genético. Diferencia las moléculas de la herencia. Establece relaciones entre los genes, las proteínas y las funciones celulares. Analiza las consecuencias de las mutaciones. Conoce los principios de la genética y la asociación de los avances de la ingeniería genética, y diferencia sus aspectos positivos y negativos. EJE(S) TEMÁTICO(S): El lenguaje de la Herencia De los factores hereditarios al ADN Las moléculas de la herencia Síntesis de proteínas Cambios en el material hereditario: mutaciones Ingeniería genética REFLEXION “Amargas son las raíces del estudio, pero los frutos son dulces” (CATON) ORIENTACIONES Para el desarrollo de la guía debes tener en cuenta las siguientes indicaciones: 1. 2. 3. 4. Copio en el cuaderno el estándar, los indicadores de desempeño y los ejes temáticos. Leo la reflexión. Leo la exploración y respondo las preguntas que allí se encuentran. Desarrollo las actividades. Estas son por proceso, es decir se irán desarrollando en horas de clase; no podrá adelantar actividades en casa. 5. Al finalizar cada actividad se hará la respectiva explicación para aclarar dudas, se calificara y se evaluara. EXPLORACIÓN GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO CÓDIGO: PA-01-01 FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! PÁGINA: 2 de 14 Recordemos que los genes se hallan en los cromosomas, en el núcleo de la célula, que son las estructuras que se encargan de almacenar la información genética de todo individuo. En la grafica anterior aparecen las clases de cromosomas según la posición del centromero. Observo detalladamente y explico cada una de las clases de cromosomas. En muchos animales incluidos en los seres humanos, hay dos copias de cada cromosoma y en cada uno se localiza al menos una copia de cada gen: una pareja de cromosomas, por ejemplo puede tener genes útiles para la transmisión del color de los ojos o de la correcta formación de la hormona insulina. El componente principal de los cromosomas es una larga molécula con una estructura relativamente simple llamada acido desoxirribonucleico o ADN, de la que están hechos los genes. En las películas policiacas en las cuales se presentan casos de asesinato, generalmente los indicios que delatan al asesino, están relacionados con los descubrimientos y las investigaciones de la medicina forense. ¿Cuáles de las siguientes conclusiones consideras que están relacionadas con pruebas de tipo genético? Justifica tus respuestas. o La víctima no murió por ahogamiento sino por un golpe que recibió en la cabeza. o Las muestras de piel que quedaron bajo las uñas de la victima demostraron quien era el asesino. o La víctima llevaba seis horas de muerta. CONCEPTUALIZACION GENETICA MOLECULAR 1. EL LENGUAJE DE LA HERENCIA Nuestro alfabeto se compone de 27 letras que, combinadas de diferentes maneras forman palabras. Esas palabras son las que nos permiten expresar ideas, sentimientos y pensamientos. De igual modo el codigo genetico es un lenguaje. El alfabeto del lenguaje genetico se compone de cuatro letras, llamadas nucleotidos. Esos nucleotidos forman los genes, que corresponden a las palabras. El ADN es como un diccionario con todos los genes que dispone un organismo para expresarse. El resultado de la expresion de estos genes es el fenotipo de los organismos. En el siguiente cuadro puedes apreciar la comparacion entre nuestro lenguaje verbal y el lenguaje genetico. Lenguaje Alfabeto Mensaje Portador de posibles mensajes Expresion del lenguaje Genetico 4 nucleotidos (A, G, C, T ) Genes ADN Sintesis de proteinas Español 27 letras (a, b, c, d,…z ) Palabras Diccionario Expresion de ideas, pensamientos… Fig.1 comparacion entre el lenguaje verbal y el lenguaje genetico 2. LAS MOLECULAS DE LA HERENCIA Los primeros intentos de identificacion quimica del material genetico se deben a Friedrich Mieschner, quien en el siglo XIX, comprobo que en los nucleos celulares contenian una sustancia de carácter acido que posteriormente fue llamada acido nucleico. Estudios posteriores permitieron conocer en detalle el ADN y otro acido nucleico fundamental en la expresion del lenguaje genetico: el acido ribonucleico o ARN. Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Químicamente, estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas nucleótidos: cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos: o Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos, la ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente. GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 3 de 14 o Una base nitrogenada: que son compuestos anillados que contienen nitrógeno. Se pueden identificar cinco de ellas: adenina, guanina, citosina, uracilo y timina. o Un radical fosfato: es derivado del ácido fosfórico (H3PO4-). La secuencia de los nucleótidos determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia. El ADN y el ARN se diferencian porque: - el peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN - el azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa - el ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta timina La configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN es un polinucleótido lineal, es decir una sola cadena. Ácido Desoxirribonucleico (ADN) El Ácido Desoxirribonucleico o ADN (en inglés DNA) contiene la información genética de todos los seres vivos. Cada especie viviente tiene su propio ADN y en los humanos es esta cadena la que determina las características individuales, desde el color de los ojos y el talento musical hasta la propensión a determinadas enfermedades. Es como el código de barra de todos los organismos vivos que existen en la tierra, que está formado por segmentos llamados genes. La combinación de genes es específica para cada organismo y permite individualizarnos. Estos genes provienen de la herencia de nuestros padres y por ello se utiliza los tests de ADN para determinar el parentesco de alguna persona. Además, se utiliza el ADN para identificar a sospechosos en crímenes (siempre y cuando se cuente con una muestra que los relacione). Actualmente se ha determinado la composición del genoma humano que permite identificar y hacer terapias para las enfermedades que se trasmiten genéticamente como: enanismo, albinismo, hemofilia, daltonismo, sordera, fibrosis quística, etc. Ácido Ribonucleico (ARN): El “ayudante” del ADN Ácido nucleico formado por nucleótidos en los que el azúcar es ribosa, y las bases nitrogenadas son adenina, uracilo, citosina y guanina. Actúa como intermediario y complemento de las instrucciones genéticas codificadas en el ADN. La información genética está, de alguna manera, escrita en la molécula del ADN, por ello se le conoce como “material genético”. Por esto, junto con el ácido ribonucleico (ARN) son indispensables para los seres vivos. El ARN hace de ayudante del ADN en la utilización de esta información. Por eso en una célula eucariótica (que contiene membrana nuclear) al ADN se lo encuentra sólo en el núcleo, ya sea formando a los genes, en cambio, al ARN se lo puede encontrar tanto en el núcleo como en el citoplasma. Estructura del ADN En 1953, James Watson y Francis Crick propusieron en un trabajo, que les valió el premio Nobel, el modelo estructural del ADN con las siguientes características: El ADN está constituido por dos cadenas complementarias que están enfrentadas y enrolladas. El enrollamiento es helicoidal, como una escalera de caracol que mantiene el mismo diámetro y el mismo ancho para todos sus escalones. Las bases nitrogenadas corresponden a los peldaños en una escalera de caracol. Las bases nitrogenadas de una cadena son complementarias de las de la otra: la adenina(A) es complementaria de la timina (T) y la guanina (G) es complementaria de la citocina (C). Los peldaños están siempre conformados por una de las dos parejas posibles: A y T o G y C. En cada pareja, las bases están unidas por enlaces temporales pero resistentes llamados puentes de hidrogeno. GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! Fig. 3 Watson y Crick presentan su modelo del ADN CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 4 de 14 fig.4 Modelo helicoidal del ADN Duplicación del ADN El proceso de replicación o duplicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera. Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético. Fig. 5. Duplicación del ADN La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial. La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias. La duplicación ocurre gracias a la acción de enzimas especificas para cada función: las helicasa separan las dos cadenas rompiendo los puentes de hidrogeno; las topoisomerasa hacen girar la molécula a medida que se va replicando; las ADN polimerasas se encargan de poner el nucleótido correspondiente, y las ADN-ligasas de unir los nuevos nucleótidos entre sí. 3. EXPRESION DE LOS GENES: SINTESIS DE PROTEINAS Ya estudiamos como está conformado el alfabeto genético y como sucede la copia del diccionario genético de la célula, es decir, e ADN. Ahora veremos cómo utiliza la célula ese alfabeto para expresarse mediante las palabras génicas, en el proceso conocido como la síntesis de proteínas. ¿Qué son las proteínas? Las proteínas son compuestos orgánicos largos y complejos, compuestos de pequeñas unidades simples llamadas aminoácidos. Existen 20 tipos de aminoácidos que se unen entre sí mediante enlaces peptidicos. Varios aminoácidos en cadena forman un polipeptido. El polipeptido completo madura y toma una forma en tres dimensiones, que es la proteína. Las proteínas son la base de la constitución de nuestro organismo y están presentes desde la membrana de la célula y el citoplasma hasta nuestros músculos, nuestra piel y nuestro pelo. Los aminoácidos que se obtienen de los alimentos se llaman "Aminoácidos esenciales". GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 5 de 14 Los aminoácidos que puede fabricar nuestro organismo a partir de otras fuentes, se llaman "Aminoácidos no esenciales". Estructura de las proteínas Fig 6. Estructuras de las proteínas Síntesis de proteínas Describir la síntesis de proteínas y del ADN dentro de una célula es como describir un círculo: el DNA dirige la síntesis del ARN; el ARN dirige la síntesis de proteínas y, finalmente, una serie de proteínas específicas catalizan la síntesis tanto del ADN como del ARN. El ARN es una molécula intermediaria lo suficientemente pequeña para salir del núcleo. Como molécula intermediaria, el ARN cumple un papel fundamental en la síntesis de proteína. En todo proceso actúan tres tipos de ARN: el ARN mensajero o ARNm, el ARN ribosómico o ARNr y el ARN de transferencia o ARNt. o El ARNm se encarga de llevar el mensaje genético del ADN desde el núcleo hasta el citoplasma. o El ARNr se encuentra en el citoplasma, asociado a los ribosomas, en donde se lee el mensaje llevado por el ARNm. o El ARNt se encarga de asociar, dentro del ribosoma, los codones de ARNm con sus correspondientes aminoácidos. En la síntesis de proteínas ocurren cuatro etapas principales: la transcripción, el procesamiento, la traducción y la maduración. o transcripción: La transcripción es el proceso durante el cual la información genética contenida en el DNA es copiado a un RNA de una cadena única llamado RNA-mensajero. Además de las secuencia de nucleótidos que codifican proteínas, el RNA mensajero copia del DNA inicial unas regiones que no codifican proteínas y que reciben en nombre de intrones. Las partes que codifican proteínas se llaman exones. Por lo tanto, el RNA inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones. Sin embargo, antes de que abandone el núcleo para dirigirse al citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este RNA es procesado mediante operaciones de "corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí los exones. Este RNA-m maduro es el que emigra al citoplasma. Fig. 7 Del ADN a la Proteína Además de utilizarse como molde para la síntesis del RNA-m, el DNA también permite la obtención de otros dos tipos GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 6 de 14 de RNA: El RNA de transferencia (t-RNA) que se une específicamente a cada uno de los 20 aminoácidos y los transporte al ribosoma para incorporarlos a la cadena polipeptídica en crecimiento. El RNA ribosómico (r-RNA) que conjuntamente con las proteínas ribosómicas constituye el ribosoma. Fig. 8 El código genético muestra los tripletes de bases nitrogenadas o codones de ARNm correspondientes a cada aminoácido. También hay un codón de inicio, AUG y tres codones de detención. Para algunos aminoácidos existen más de un codón correspondiente: Phe: fenilalanina, Leu: leucina, Ile: isoleucina, Met: metionina, Val: valina, Ser: serina, Pro: prolina, Thr: treonina, Ala: Alanina, Tyr: tirosina, His: Histidina, glu: Glutamina, Asn: Asparagina, Lys: lisina, Asp: acido aspartico, Glu: Acido glutamico, Cys: Cisteina, Trp: Triptófano, Arg: Arginina, Gly: Glicina. o El procesamiento o edición, consiste en un proceso de depuración del ARNm antes de su transporte al citoplasma. o Traducción: El m-RNA maduro contiene la información para que los aminoácidos que constituyen una proteína en vayan añadiendo según la secuencia correcta. Para ello, cada triplete de nucleótidos consecutivos (codón) especifica un aminoácido. Dado que el m-RNA contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de grupos de 3 es de 64, número más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos. De hecho, un aminoácido puede ser codificado por varios codones. o La maduración se refiere a las transformaciones que sufre un polipeptido para convertirse en una proteína. 4. CAMBIOS EN EL MATERIAL HEREDITARIO: MUTACIONES La mutación en genética y biología, es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo, aunque en el corto plazo puede parecer perjudicial, a largo plazo las mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar. La definición de mutación a partir del conocimiento de que el material hereditario es el ADN y de la propuesta de la doble hélice para explicar la estructura del material hereditario (Watson y Crick, 1953), sería que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Cuando dicha mutación afecta a un sólo gen, se denomina mutación génica. Cuando es la estructura de uno o varios cromosomas lo que se ve afectado, mutación cromosómica. Y cuando una o varias mutaciones provocan alteraciones en todo el genoma se denominan, mutaciones genómicas. Mutación somática: es la que afecta a las células somáticas del individuo. Como consecuencia aparecen individuos mosaico que poseen dos líneas celulares diferentes con distinto genotipo. Una vez que una célula sufre una mutación, todas las células que derivan de ella por divisiones mitóticas heredarán la mutación (herencia celular). Un individuo mosaico originado por una mutación somática posee un grupo de células con un genotipo diferente al resto, cuanto antes se haya dado la mutación en el desarrollo del individuo mayor será la proporción de células con distinto genotipo. En el supuesto de que la mutación se hubiera dado después de la primera división del cigoto (en estado de dos células), la mitad de las células del individuo adulto tendrían un genotipo y la otra mitad otro distinto. Las mutaciones que afectan solamente a las células de la línea somática no se transmiten a la siguiente generación. Mutaciones en la línea germinal: son las que afectan a las células productoras de gametos apareciendo, de este modo, gametos con mutaciones. Estas mutaciones se transmiten a la siguiente generación y tienen una mayor importancia desde el punto de vista evolutivo. Tipos de mutación según sus consecuencias CÓDIGO: PA-01-01 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! PÁGINA: 7 de 14 Las consecuencias fenotípicas de las mutaciones son muy variadas, desde grandes cambios hasta pequeñas diferencias tan sutiles que es necesario emplear técnicas muy desarrolladas para su detección. Mutaciones morfológicas Afectan a la morfología del individuo, a su distribución corporal. Modifican el color o la forma de cualquier órgano de un animal o de una planta. Suelen producir malformaciones. Mutaciones letales y deletéreas Son las que afectan la supervivencia de los individuos, ocasionándoles la muerte antes de alcanzar la madurez sexual. Cuando la mutación no produce la muerte, sino una disminución de la capacidad del individuo para sobrevivir y/o reproducirse, se dice que la mutación es deletérea. Este tipo de mutaciones suelen producirse por cambios inesperados en genes que son esenciales o imprescindibles para la supervivencia del individuo. En general las mutaciones letales son recesivas, es decir, se manifiestan solamente en homocigosis o bien, en hemicigosis para aquellos genes ligados al cromosoma X en humanos, por ejemplo. Mutaciones condicionales Son aquellas que sólo presentan el fenotipo mutante en determinadas condiciones ambientales (denominadas condiciones restrictivas), mostrando la característica silvestre en las demás condiciones del medio ambiente (condiciones permisivas). Un ejemplo es la mutación Curly en Drosophila melanogaster que se manifiesta como las puntas de las alas del insecto curvadas hacia arriba. A temperaturas permisivas de 20 a 25 °C (las cuales son, por otro lado, las típicas del cultivo de este organismo) las moscas homocigóticas para el factorCurly no se diferencian de las moscas normales. No obstante, bajo condiciones restrictivas de temperaturas menores a 18 °C, las moscas Curly manifiestan su fenotipo mutante. En el cuadro que aparece a continuación puedes apreciar algunos tipos de mutaciones especificas del ADN y sus posibles consecuencias para la síntesis de proteínas: Tipo de mutación Sustitución Ejemplo AGC GAA UAC Consecuencias Mutaciones silenciosas: indican el mismo aminoácido. Mutaciones neutras: indican un aminoácido diferente pero funcionalmente equivalente, o que no afecta el funcionamiento de la proteína. Mutaciones de cambio de sentido: indican un aminoácido diferente y que altera el funcionamiento de la proteína. Mutaciones sin sentido: indican un codón de detención, e interrumpen la síntesis de proteínas. ACC GAA UAC Adición AGC GAA UAC AGG CGA AUA C Deleccion AGC GAA UAC ACG AAU AC Las adiciones y delecciones de bases en número diferente a un múltiplo de tres, que son las mas Comunes, resultan en una lectura, completamente diferente del gen y en una nueva proteína totalmente nueva. Agentes mutagenicos Estos agentes mutagénicos se pueden clasificar en: Mutágenicos químicos: son compuestos químicos capaces de alterar las estructuras del ADN de forma brusca, como por ejemplo el ácido nitroso (agente desaminizante), brominasy algunos de sus compuestos. También encontramos el gas mostaza, el agua oxigenada, algunos pesticidas y productos industriales, la cafeína, la nicotina y algunas drogas y fármacos. Mutágenicos físicos: son radiaciones que pueden alterar la secuencia y estructura del ADN. Son ejemplos la radiación ultravioleta que origina dímeros de pirimidina y la radiación gamma y la alfa que son ionizantes. También se GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 8 de 14 considerar agentes físicos los ultrasonidos, con 400.000 vibraciones por segundo, que han inducido mutaciones en Drosophila y en algunas plantas superiores, y centrifugación, que también producen variaciones cromosómicas estructurales. Mutágenicos biológicos: son aquellos organismos “vivos” que pueden alterar las secuencias del material genético de su hospedador; como por ejemplo; virus, bacterias y hongos. Son ejemplo los transposones (fragmentos autónomos de ADN). Fig.9 ejemplos de mutaciones 5.INGENIERIA GENETICA Seguramente has oido hablar de la clonacion de la oveja Dolly y de la manipulacion del ADN de los organismos para provecho del ser humano. ¿te has puesto a pensar que consecuencias positivas y negativa pueden tener estas practicas para la humanidad y para el ambiente? La ingenieria genetica es una ciencia nueva que se erncarga del aislamiento,multiplicacion y modificacion de genes para su estudio y aprovechamiento. Mediante las tecnicas usadas en ingenieria genetica es posible: Localizar, extraer y purificar un geno, si esto es dificil,sencillamente fabricarlo. Clonar un gen, es decir,hacer un gran numero de copias. Transferir un gen a un organismo. Utilizar un gen para producir las proteinas que codifica. La manipulacion de la informacion genetica de los organismos,incluyendo la del ser humano, ha sido aplicada en la salud, en la produccion agricola y animal y en el proyecto genoma humano. En las actividades ampliaremos mas esta informacion. ACTIVIDADES DE APROPIACIÓN ACTIVIDAD 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Explico el lenguaje de la herencia. Realizo el cuadro de comparaion entre nuestro lenguaje verbal y el lenguaje genetico. Nombro las moleculas de la herencia. ¿Qué es un nucleotido y como esta conformado? Consulto la estructura de un nucleotido y la dibujo. Nombro las bases nitrogeneadas del ADN y del ARN. Escriba las diferencias entre el ADN y ARN. ¿Quiénes propusieron por primera vez la estructura del ADN? Dibujo la cadena de ADN. ¿Qué caracteristicas presenta la estructura del ADN? En que consiste la duplicaion o replicacion del ADN. La represento graficamente. Que enzimas intervienen en la duplicacion del ADN y cual es la funcion de cada una. ACTIVIDAD 2 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. CÓDIGO: PA-01-01 FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! PÁGINA: 9 de 14 ¿Qué son las proteinas? ¿Qué son los aminoacidos y como estan conformados? ¿Cómo se clasifican los aminoacidos? Consulto los aminoacidos esenciales y no esenciales. Según su estructura como se clasifican las proteinas, defino y grafico cada una. Nombro y explico la funcion de los tipos de ARN. Explico las etapas de la sintesis de proteinas. Escribo la diferencia entre exones e intrones. Copio el cuadro de la figura 8. Codigo genetico. ACTIVIDAD 3 1. ¿Qué son las mutaciones? 2. Realizo un cuadro comparativo entre las clases de mutaciones. 3. ¿Qué son agentes mutagenicos? 4. Nombro y explico las clases de agentes mutagenicos. ACTIVIDAD 4 (CONSULTA) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ¿Qué es la ingenieria genetica? ¿Qué es posible estudiar con la ingenieria genetica? ¿en que consiste la terapia genica? ¿Cómo se fabrican sustancia humanas por otros organismos? ¿Qué son los cultivos geneticamente modificados? ¿Cómo es la modificacion genetica en animales? ¿en que consiste el proyecto Genoma Humano? Investigo los riesgos ambientales,eticos y morales, sociales y las implicaciones politicas y economicas de la ingenieria genetica. ACTIVIDAD 5. 1. Elaboro un mapa conceptual del lenguaje molecular de la herencia. 2. Busco el significado de los siguientes terminos y los incluyo en el glosario: nucleotido,acido nucleico,pentosa, ADN, ARN,bases nitrogenadas,proteina, aminoacido, polipeptido,transcripcion, traduccion,mutacion,agente mutagenico, codon, anticodon, cromatina, intrones, exones. ACTIVIDAD 6 1. En la sopa de letras propuesta encontraras los terminos que te permitiran completar cada enunciado. B A S E N I T R O G E N A D A C R A O S U F O S F O R I C O P A O R T T C O C S A G V H L S I R S T I O L S I T N U R A C I L O I A M P E N T O S A A G O A T L T D I E O D O M C N R R P L O I E E N R T A S A I I O A O E A S L N A O I D I R S N R S S O R M O I A A D N N N C A R T E M T T R N R L O N A F O T O I M O E R A A N M S A S R S O T L A S O A a. Unidades simples que conforman los acidos nucleicos._____________________ b. Azucar de cinco carbonos constituyente del nucleotido.____________________ CÓDIGO: PA-01-01 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO c. d. e. f. g. FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! PÁGINA: 10 de 14 Acido presente en cada una de las unidades del acido nucleico.______________ Base nitrogenada que se encuentra en el ADN.___________________________ Base nitrogenada exclusiva del ARN.__________________________________ Acido nucleico presente en el nucleo y en el citoplasma.____________________ Acido nucleico que conforma la cromatina.______________________________ 2. Observa los siguientes esquemas, relativos al funcionamiento de los ácidos nucléicos, e indica cuáles son verdaderos y cuáles son falsos: ADN transcripció n ARN ADN traducción proteína ADN replicación ADN1+ ADN2 ADN traducción ARN 2. En la purificación de un fragmento de ADN se ha perdido una porción de una de las dos hebras, quedando la secuencia de bases nitrogenadas como se indica a continuación. Reconstruye la porción que falta y explica en qué te basas para reconstruirla. ATTACC................. TAATGGGCCGAATTCGGCTAAG CT 3. La siguiente secuencia de bases corresponde a un fragmento de una hebra de ADN: TACCAACGGCAT Escribe el ARNm resultante de su transcripción. ¿A cuántos codones del ARNm da lugar este fragmento? Por tanto, ¿cuántos aminoácidos codifica? ¿Qué aminoácidos son éstos? ¿Qué codones deben aparecer al principio y al final de este fragmento de ADN? Escríbelos. ¿Qué otras moléculas son necesarias para la síntesis de este tetrapéptido? 4. Teniendo en cuenta la tabla del código genético, establece todos los pasos que conducirán a la síntesis del péptido: leucina-alanina-prolina-serina-arginina-arginina-valina 5. Escribe en cada evento, el número de la etapa según corresponda. CÓDIGO: PA-01-01 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO 1 FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! Transcripción PÁGINA: 11 de 14 2 Procesamiento 3 Traducción 3 Maduración Eventos ____Interpretacion del mensaje genetico que lleva el ARNm. ____Sintesis del ARN mensajero a partir de una de las dos cadenas de ADN. ____Traslado del ARN mensajero del nucleo hacia el citoplasma. ____liberacion del plipeptido recien sintetizado. ____Transformaciones quimicas del ARN mensajero. ____Transformaciones del polipeptido hasta convertirse en proteina. ____lectura del mensaje genetico del ADN por parte del ARN mensajero. 6. Reconstruye el proceso de sintesis de proteinas del gusano hipotetico Hurideles elegans, de acuerdo con la informacion suministrada en las tablas 1 y 2. Completa las tablas de datos que aparecen a continuacion y determina la caracteristica correspondiente acada gen del gusano. Finalmente, haz un dibujo de este. Tabla 1 Triplete ARNt Aminoacido A C C 20 A G C 16 C G A 2 A A C 4 C G C 3 G G G 5 A G G 7 A A A 8 U U U 9 G G U 12 U A U 13 C C C 1 A U C 6 C U A 10 G G A 11 Tabla 2 Secue ncia de amino acidos 20 11 13 20 12 13 20 21 21 13 14 15 16 2 12 7 8 1 5 7 8 1 9 8 9 4 11 3 2 11 3 3 6 6 10 6 6 4 caracte risticas Sin cilios Con cilios Cuerpo redond eado Cuerpo alargado Cuatr o ocelos Aparat o bucal largo Aparat o bucal corto Cuerpo sin puntos Cuerpo con puntos Dermis azul Dermis naranja macho hembra Gen A ADN ACC GGT TAT ARNm_______________________ ARNt________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica Gen C ADN TTT AAC ARNm_______________________ ARNt________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica Gen B ADN AGC CGA ARNm_______________________ ARNt________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica Gen D ADN GCA CGC CGA ARNm_______________________ ARNt________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA FECHA: 13-10-2011 I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! Gen E Gen F ADN GGG AGG AAA CCC ARNm________________________ ARNt_________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica CÓDIGO: PA-01-01 PÁGINA: 12 de 14 ADN ATC ATC CTA ARNm_______________________ ARNt________________________ Secuencia del aminoacido caracteristica 7. Marca la respuesta correcta: a) o o o La ingenieria genetica es la ciencia que se encarga de: El estudio de las celulas y los tejidos que componen los organismos. El aislamiento, multiplicacion y modificacion de genes para su estudio y aprovechamiento. El estudio de los procesos quimicos que se llevan a cabo en nuestro organismo. b) o o o La terapia genica consiste en la introduccion de genes en las celulas de un ser humano con el fin de: Reproducir individuos iguales a el. Estimular la produccion de una sustancia determinada para su aprovechamiento. Curar, aliviar o prevenir el desarrollo de una enfermedad. c) o o o Se considera que uno de los riesgos ambientales del uso de la ingenieria genetica en el cultivo de plantas es: El alto costo que generaria su implementacion. La extincion de especies naturales por la supervivencia de las especies modificadas mas fuertes. La produccion de frutos de mayor tamaño. 8. Preparándonos para la prueba final. 1. En las células eucariotas el ADN se transcribe a ARN y posteriormente éste se traduce para fabricar una proteína. Como se muestra en el esquema, la cadena de ADN se transcribe a su complementario de ARN mensajero (ARNm). Este sale del núcleo y es leído, en grupos de 3 nucleótidos para atraer complementarios de ARN de transferencia (ARNt), a los cuales se unen aminoácidos (aa) particulares, con la ayuda de los ribosomas. Teniendo en cuenta el código de traducción (ARNt aa) que aparece en la tabla, la secuencia de aminoácidos que se produciría a partir de una secuencia de ADN: AATTTAGAC, sería: A. LEU - ISO - VAL B. ISO - LEU - PRO C. ISO - LEU - TRP D. ISO - LEU – ISO 2. Unidades simples que conforman los ácidos nucleicos: a. pentosas b. Azucares c. Nucleótidos d. Purinas 3. Base nitrogenada exclusiva del ARN: a.Adenina b. timina c.uracilo d. Guanina GESTIÓN ACADÉMICA PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! CÓDIGO: PA-01-01 VERSIÓN: 1.0 FECHA: 13-10-2011 PÁGINA: 13 de 14 4.En la escena de un crimen se encontró una cadena de AND humana, cuya secuencia de bases nitrogenadas es : ATGCATCCGATCCGATT, este fragmento de ADN se considera sospechoso, por lo cual los investigadores lo comparan con el ADN de cuatro sospechosos. La cadena de ADN complementaria que deberán encontrar será: a. b. c. d. TACCTAGGCTACCCTAA TACGTAGGCTAGGCTAA TAGGTAGGCTAGGCTAA CGATCCGATCCGATTAA 5. El ADN sirve básicamente para proveer información que se traduce después en la producción de proteínas. El lugar donde se realiza dicho proceso es el: a. b. c. d. Núcleo Ribosoma Citoplasma Cromosoma 6. a. b. c. d. Al afirmar que el lenguaje de los ácidos del ARN se ha cambiado a una secuencia de aminoácidos estamos especificando el proceso de: Replicación Duplicación Transcripción Traducción SOCIALIZACIÓN Al finalizar cada actividad por medio de una mesa redonda o participacion al azar del estudiante se verificaran las respuestas, se aclararan dudas y se haran las respectivas correcciones. COMPROMISO Resuelvo unos talleres anexos correspondientes al tema. Realizo unas lecturas complementarias: ¿Cómo se explicaba la herencia en la antigüedad? , Los hombres maquina, la Eugenesia o el mejoramiento de la raza, la lectura de los genomas: el proyecto genoma humano. CÓDIGO: PA-01-01 GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1.0 PLAN DE ASIGNATURA GUÍA DIDÁCTICA I.E. COLEGIO ANDRÉS BELLO FECHA: 13-10-2011 ¡HACIA LA EXCELENCIA… COMPROMISO DE TODOS…! ELABORÓ PÁGINA: 14 de 14 REVISÓ APROBÓ Jefe de Área Coordinador Académico DELIA VELANDIA CAICEDO NOMBRES CARGO Docentes de Área DD 9 MM XI AAAA 2011 DD 10 MM XI AAAA 2011 DD MM AAAA