Guía Modelo y replicación de ADN

Nº
Biología
GUÍA PRÁCTICA
Modelo y replicación del ADN.
Ingeniería genética
Ejercicios PSU
2.
¿Cuál(es) de las siguientes parejas de conceptos es correcta?
I)
II)
III)
Pares de bases complementarias = adenina y citosina.
Bases nitrogenadas = adenina, timina, citosina y guanina.
Cromosoma eucariótico = ADN y proteínas.
A)
B)
C)
Solo I.
Solo II.
Solo III.
D)
E)
Programa Electivo Ciencias Básicas
1.
Solo I y II.
Solo II y III.
El siguiente esquema muestra un segmento de la molécula de ADN:
5´
3´
1
P
P
P
3
P
P
2
P
P
P
P
P
3´
5´
¿Qué estructuras representan los números 1, 2 y 3, respectivamente?
GUICEL001BL11-A16V1
1
A)
B)
C)
D)
E)
Timina
Guanina
Adenina
Citosina
Guanina
2
Guanina
Citosina
Guanina
Timina
Adenina
3
Desoxirribosa
Base nitrogenada
Pentosa
Desoxirribosa
Pentosa
Cpech
1
Ciencias Básicas Electivo Biología
3.
La siguiente tabla muestra los resultados del análisis de los porcentajes de bases nitrogenadas
en el material genético de tres especies diferentes:
Especie
Ratón
Escherichia coli
Bovino
Adenina
27,3
24,3
27,7
Guanina
22,7
25,7
22,3
Citocina
22,8
25,4
22,5
De la información de la tabla, es correcto concluir que
2
I)
II)
III)
en cada organismo la proporción de adenina es similar a la de timina.
las proporciones de A+T y G+C difieren entre los organismos estudiados.
la proporción de bases púricas es igual a la proporción de bases pirimídicas.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo I y II
Cpech
D)
E)
Solo I y III
I, II y III
Timina
27,2
24,6
27,5
GUIA PRÁCTICA
4.
Uno de los experimentos que permitió descubrir el ADN como la molécula hereditaria fue el
realizado por Avery, McLeod y McCarty, en el que trataron de identificar el factor transformador de
un experimento anterior realizado por Griffith. Los pasos del experimento realizado por estos tres
científicos se muestra en la siguiente figura:
Bacterias Tipo S
(virulentas)
Muerte por calor
Aislamiento de distintas
fracciones purificadas
Polisacáridos
Lípidos
ARN
Proteínas
ADN
Tratamiento
con distintas
fracciones
de S
Bacterias Tipo R vivas
(no virulentas)
Tipo R
Tipo R
Tipo R
Tipo R
Tipo S
En relación al experimento de Avery, McLeod y McCarty, es correcto concluir que
I)
II)
5.
III)
el factor que transformó a las cepas no virulentas en virulentas fue el ADN.
las bacterias tipo R, al ser inyectadas en un ratón vivo le provocarían la muerte en un par
de horas.
una bacteria puede adquirir nuevos rasgos al incorporar un ADN bacteriano exógeno.
A)
B)
C)
Solo I
Solo III
Solo I y II
D)
E)
Solo I y III
I, II y III
La replicación del ADN se define como semiconservativa, lo que significa que
A)
B)
C)
D)
E)
cuando el ADN se replica, las hebras contienen solo ADN nuevo.
cuando el ADN se replica, el resultado es una mezcla desigual de ADN nuevo y original.
cada doble hebra nueva de ADN contiene la mitad del ADN nuevo y la otra mitad original.
cada nueva cadena de ADN conserva completamente la información de la cadena original.
cada molécula de ADN nueva contiene la mitad de la información de la cadena original.
Cpech
3
Ciencias Básicas Electivo Biología
6.
7.
En eucariontes, ¿qué cambio(s) debe(n) ocurrir para que el ADN se pueda replicar?
I)
II)
III)
La doble hebra se debe desenrollar.
Se deben romper los puentes de hidrógeno.
Se debe romper la unión entre ADN e histonas de forma transitoria.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y II
I, II y III
Si se comparan moléculas de ADN de igual longitud, ¿en cuál de las siguientes situaciones se
debe aplicar una mayor cantidad de energía para separar sus dos hebras?
A)
B)
C)
D)
E)
8.
D)
E)
75% pares de bases A
50% pares de bases A
25% pares de bases A
80% pares de bases A
60% pares de bases A
T y 25% pares de bases G
T y 50% pares de bases G
T y 75% pares de bases G
T y 20% pares de bases G
T y 40% pares de bases G
C.
C.
C.
C.
C.
A partir de la siguiente secuencia de ADN molde:
5’GTGCATTCCA3’
¿Cuál es el orden correcto en que se sintetiza la hebra complementaria?
A)
B)
C)
4
Cpech
3’TGGAATGCAC5’
5’CACGTAAGGT3’
3’ACCTTACGTG5’
D)
E)
5’TGGAATGCAC3’
3’CACGTAAGGT5’
GUIA PRÁCTICA
9.
Un grupo de científicos ha desarrollado un tomate genéticamente modificado de un llamativo
color morado, el cual estará disponible para su venta a partir del 2017. La siguiente tabla muestra
las diferencias entre el tomate morado y su tipo doméstico:
Características
Vida útil
Contaminación por moho
Resistencia
Antioxidantes
Vitamina C *
Tomate doméstico
21 días
Más propenso
Menor
Menor contenido
20%
Tomate morado
48 días
Menos propenso
Mayor
Mayor contenido
45%
* Porcentaje en relación a la dosis diaria recomendada, por 100g de tomates.
¿Qué ventaja(s) tiene el tomate morado por sobre el tomate doméstico?
I)
II)
III)
A)
B)
C)
Mayor beneficio a la salud, por el mayor contenido de antioxidantes que podrían prevenir
diferentes tipos de cáncer.
Una vida útil menor pero con una gran resistencia a plagas y condiciones ambientales
extremas.
Gran cantidad de vitamina C, que ayuda a cumplir con los requerimientos diarios de un
adulto sano.
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y III
I, II y III
Cpech
5
Ciencias Básicas Electivo Biología
Los siguientes gráficos muestran los resultados obtenidos en un tratamiento biológico aplicado
a un sitio contaminado con residuos mineros de metales pesados. En este estudio se utilizaron
dos grupos de bacterias, siendo el grupo 1 bacterias no modificadas genéticamente y el grupo 2
bacterias modificadas genéticamente:
Grupo 1
Contenido de metales
(mg/l)
Contenido de metales
(mg/l)
10.
20
15
10
5
0
Al
Mn
Zn
Metales pesados
Grupo 2
20
15
10
5
0
Al
Mn
Zn
Metales pesados
Antes del tratamiento
Después del tratamiento
En relación a los resultados de la investigación, es correcto concluir que
I)
II)
6
III)
la biotecnología se puede utilizar para solucionar problemas de contaminación ambiental.
todas las bacterias son capaces de degradar contaminantes difíciles de eliminar del medio
ambiente.
el grupo de bacterias número 2 puede ser utilizado para el tratamiento de relaves mineros.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
Cpech
D)
E)
Solo I y II
Solo I y III
GUIA PRÁCTICA
Tabla de corrección
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
ASE
3
ASE
4
ASE
5
Reconocimiento
6
Comprensión
7
Aplicación
8
Aplicación
9
ASE
10
ASE
Cpech
7
Ciencias Básicas Electivo Biología
Resumen de contenidos
1. Modelo y características del ADN
La información genética de los seres vivos está codificada en una estructura química denominada ácido
desoxirribonucleico, cuyo modelo de organización fue propuesto en el año 1953 por los científicos
Watson y Crick. Este modelo presenta las siguientes características:
Característica de la molécula Dos hebras antiparalelas complementarias.
de ADN
Bases nitrogenadas de ADN Pirimidinas (1 anillo): Timina, Citosina.
Purinas (2 anillos): Adenina, Guanina.
Complementariedad entre Adenina se une a través de dos puentes de hidrógeno con Timina.
las bases nitrogenadas
Citosina se une a través de tres puentes de hidrógeno con Guanina.
Pentosa de ADN
Desoxirribosa (en el carbono 2 solo hidrógeno).
Sitios de unión entre la Base nitrogenada con pentosa: carbono 1.
pentosa, la base nitrogenada Pentosa con fosfato: carbono 5.
y el fosfato
Uniones dentro de la hebra Enlace fosfodiester: es un enlace covalente que se forma entre el
carbono 3 de la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato ubicado
en el carbono 5 de la pentosa del nucleótido siguiente.
Uniones entre hebras
Puentes de hidrógeno (enlaces débiles).
Dirección de las hebras
De 5’ a 3’ y la hebra contraria de 3’ a 5’.
Los bloques del ADN
Fosfato
Cadena de ADN
Azúcar
5’
G
+
G
Base
3’
G
C
Nucleótido
Nucleósido
Cadena doble de ADN
3’
Doble hélice de ADN
5’
3’
5’
G
C
T
A
A
T
A
T
C
G
G
C
C
G
T
G
5’
3’
Enlaces de hidrógeno
entre pares de bases
Figura 1. ADN
8
Cpech
A
A
A
Cadena de fosfato
y azúcar
G
C
C
G
C
G
A
A
T
C
T
C
G C
A
T
A
A
5’
G
T
3’
GUIA PRÁCTICA
2. Replicación del ADN
Cada vez que las células se reproducen, ya sea en organismos procariontes o eucariontes, el ADN debe
duplicarse previamente, lo cual es fundamental para mantener las características de los organismos
de la misma especie. En general, la duplicación o replicación es bastante fiel, considerando la gran
cantidad de ADN que se copia.
a)
Móleculas
paternas
ADN pesado (15N)
b)
Móleculas
hijas
ADN híbrido (15N/14N)
c)
Móleculas
nietas
ADN liviano (14N)
ADN híbrido (15N/14N)
Figura 2. Replicación semiconservativa
Hoy se conoce la replicación del ADN gracias a los trabajos de Messelson y Stahl (1957), que
demostraron que la copia es semiconservativa; esto significa que de cada hebra original, se copia
una nueva, permitiendo que las enzimas de síntesis (ADN- polimerasas) cometan menos errores.
Cpech
9
Ciencias Básicas Electivo Biología
2.1 Proceso de replicación
a. Un conjunto de enzimas desarrollan, abren y mantienen separadas las hebras de ADN para dar
inicio a la replicación en el lugar que corresponde a la horquilla de replicación.
b. La acción de las ARN polimerasas genera un primer o cebador y, a partir de ellos, las ADN polimerasas
pueden copiar la hebra madre (recordando que lo realizan en la dirección de 5’ a 3’).
c. Hay dos moldes de copia, la hebra adelantada o continua (que corresponde a la copia de 5’ a 3’) y
la retardada o discontinua (que corresponde a la copia de 3’ a 5’).
d. En la hebra adelantada la acción de la ADN polimerasa, aparte de incluir nucleótidos de ADN,
también corrige errores en el lugar de síntesis. En la hebra retrasada, la copia es más compleja por
la dirección de la hebra; la ADN polimerasa copia por segmentos, donde cada uno debe iniciarse
con un primer o cebador. Estos trozos se denominan fragmentos de Okazaki.
e. Para finalizar el proceso, actúa una enzima llamada ligasa, que es capaz de unir los espacios
generados entre los fragmentos (en las zonas donde se encontraban los cebadores, los cuales
deben ser eliminados posteriormente).
ADN primasa
ADN polimerasa ADN ligasa Cebador
(Pol )
Cadena 3´
3´
retrasada 5´
fragmento de Okazaki
5´
Cadena 3´
adelantada 5´
Topoisomerasa
ADN polimerasa
(Pol )
Helicasa
Proteínas de
Unión a Cadena
Simple (SSB)
Figura 3. Replicación del ADN
10
Cpech
GUIA PRÁCTICA
3. Ingeniería genética
Consiste en un conjunto de tecnologías para transferir ADN de un organismo a otro y expresar genes en
un organismo distinto al de origen. Una forma de lograr este objetivo es mediante el uso de enzimas de
restricción, que cortan trozos de ADN (gen) para ser combinados con otros y entregar las características
deseadas en el ADN híbrido.
Algunos ejemplos se dan en la agricultura donde se utilizan plásmidos de bacterias con ADN
recombinante. El ADN contiene genes que se quieren expresar en ciertas plantas, así se corta el gen
de interés y se combina con el plásmido. Este a su vez, es transferido a cultivos celulares que replican
numerosas veces al gen de interés y las copias posteriormente, son transferidas a las células de las
plantas normales. En conclusión, se obtienen plantas transgénicas con la característica deseada.
Otro ejemplo se presenta en la producción de insulina donde se utiliza el material extracromosomal
de una bacteria, que corresponde a su plásmido, para transportar el gen de la insulina humana. Una
vez que está inserto, se introduce en E. coli para que estas bacterias expresen el ADN recombinante
que se encuentra en el plásmido, generándose insulina en grandes cantidades. El proceso termina
con la extracción y purificación de la hormona, que es la insulina humana que se vende en laboratorios
farmacéuticos.
(a)
ADN de otro
organismo
con el gen
de interés
Plásmido de una bacteria
Ambos se tratan con
enzima de restricción
(b)
(c)
Se juntan permitiendo que los
extremos complementarios se
apareen, y los extremos cortados se
unen con ligasa de ADN
Figura 4. Tecnología del ADN recombinante
Cpech
11
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