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Ficha temática

Información genética y proteínas

El siguiente recurso contiene la materia de biología relacionada con el código genético, lectura y traducción del mensaje de los genes. Te invitamos a repasar y revisar las imágenes a color que muestra.

Información genética y proteínas

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un polímero de alto peso molecular formado por dos cadenas o hebras de monómeros llamados nucleótidos. Cada nucleótido está conformado por moléculas más pequeñas: una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina), un hidrato de carbono (desoxirribosa) y un grupo fosfato (fig. 1). Los cuatro tipos de nucleótidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, las cuales pueden ser púricas (adenina o guanina) o pirimídicas (citosina o timina). Se les llama púricas o pirimídicas porque derivan de moléculas llamadas purina o pirimidina, respectivamente.

Esquema a color de un nucleótido

Fig. 1: Esquema de un nucleótido

El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes permitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una de estas hebras se une a la otra por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina (A) se une a la timina (T) y la guanina (G) a la citosina (C). Los nucleótidos de cada cadena se unen a través de los grupos fosfato y la desoxirribosa (fig. 2).
Modelo a color de la doble hélice del ADN; b. Disposición de los nucleótidos en el ADN
Figura 2. a. Modelo de la doble hélice del ADN; b. Disposición de los nucleótidos en el ADN.


El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de los enlaces de hidrógeno y la consecuente separación las dos cadenas complementarias. Esto permite que cada una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena complementaria nueva. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que permite el enlazamiento de los nucleótidos en las cadenas complementarias nuevas. Este modelo de duplicación del ADN (replicación o autoduplicación) se denomina semiconservativo, ya que cada ADN sintetizado está formado por dos cadenas, una cadena “antigua”, y una cadena “nueva”, donde la cadena “antigua” sirvió de molde para sintetizar la “nueva”.

El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en los genes del ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Recordemos que un gen tiene información específica para la síntesis de una proteína determinada. Las proteínas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles, como el color de ojos o la forma de las orejas, hasta otros sólo observables bioquímicamente, como es el caso de las enzimas y las proteínas estructurales.

Debido a que el ADN es una macromolécula, está imposibilitado para atravesar la membrana nuclear y llegar hasta los ribosomas, lugar de síntesis de proteínas. Por esto, se requiere la participación de otro ácido nucleico, el ácido ribonucleico (ARN), el cual se diferencia del ADN en que el nucleótido de ARN posee uracilo en vez de timina y en que el hidrato de carbono es una ribosa y no desoxirribosa. Este ARN, por ser de menor peso molecular que el ADN, sí puede salir por los poros de la membrana nuclear hacia los ribosomas.

Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos (fig. 3):

Esquema a color del proceso de transcripción y traducción

Figura 3. Esquema del proceso de síntesis de proteína
 


1. Transcripción: la información contenida en un gen del ADN se copia en un ARN mensajero (ARNm) gracias a la enzima ARN polimerasa. De esta manera, es el ARNm el que lleva la información codificada en cuanto al tipo, cantidad y orden de los aminoácidos que formarán la futura proteína. Una vez que el ARNm ha copiado toda información desde el ADN, sale del núcleo hacia los ribosomas ubicados en el citoplasma celular. Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separadas (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2). (fig. 4)

Esquema a color de la transcripción

Figura 4. Esquema de la transcripción



2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia (orden) de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases nitrogenadas consecutivas o triplete del ARNm se llama codón. Éste lleva información, que se traduce en los ribosomas, para un aminoácido específico que formará parte de la proteína. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren “traduciendo” la información de sus codones. Aquí entra en juego otro tipo de ARN denominado ARN de transferencia (ARNt), que se encarga de transportar un aminoácido determinado hasta los ribosomas. Un sector de este ARNt tiene un triplete llamado anticodón que es complementario con el codón del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminoácido en el ribosoma (fig. 5). Así sucesivamente van llegando otros aminoácidos que al unirse formarán una proteína, proceso que se conoce como ensamblaje.

Esquema a color de la traducción

Figura 5. Esquema de la traducción.

Imagen del ADN.

SINTESIS DE PROTEINAS

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esta actividad los alumnos y alumnas observaran dos imágenes, las cuales muestran el proceso de sistesis de proteinas.Ir a la actividad

Imagen del ADN. ESTRUCTURA DEL ADN Y SU DUPLICACIÓN
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El documento consiste en comprender la función del material genético, en este caso el ADN. Es posible observar dos imágenes que presentan los detalles de la extructura de la fibra. Ir a la actividad

Imagen del ADN Guía del docente: Información genética y proteínas

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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:

- La célula; La célula como unidad funcional.

- 2º medio:

- Material genético y reproducción celular.

- Variabilidad y herencia.

- 3º medio:

- Variabilidad, evolución y adaptación.

- 4º medio:

- 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.

A 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 nucleótidos 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 para esta actividad:

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 temática: “Información genética y proteínas”.

- Animación digital: “Transcripción y traducción”.

- Diapositivas digitales (ppt): “Información genética y proteínas”

- Juego: El Ahorcado-ADN

Actividades propuestas para este tema:

En este documento se proponen dos actividades vinculadas al tema “Información genética y proteínas”.

- Actividad: “Estructura del ADN y su duplicación”: en esta actividad se espera que el estudiante reconozca las moléculas que conforman el ADN y como se disponen para ello.

- Actividad: “Síntesis de proteínas”: mediante esta actividad se pretende que el estudiante comprenda cuál es el proceso en el que se forman las proteínas y las estructuras y moléculas que participan activamente en este proceso.

 

ACTIVIDAD: Estructura del ADN y su duplicación

2H

MAPA1

2. Desarrollo de la actividad: Estructura del ADN y su duplicación

Previo a desarrollar esta actividad, es necesario revisar junto a los estudiantes el contenido de esta ficha temática, además de las diapositivas digitales de “Información genética y proteínas” disponibles en el portal educarchile.

Paso 1

Como actividad de motivación e introducción al tema, el profesor o profesora puede preguntar:

- ¿Dónde está guardada la información que determina el color de tus ojos, la forma de tu cara, tu altura y tu carácter?

- ¿Qué importancia tiene el ADN hoy en día en diferentes ámbitos?

Puede anotar en la pizarra las respuestas.

Paso 2

Entregue a cada alumno la guía para el estudiante disponible en el portal educarchile.

Los estudiantes deben observar atentamente las figuras 1 a la 5 de la guía. La observación puede guiarla usted, haciendo que noten los diferentes elementos de las figuras.

Ayúdelos a intentar definirlos.

Comiencen la actividad que consiste en completar una serie de frases.

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 de ADN 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).

6. 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 dos cadenas, una cadena “antigua”, y una cadena “nueva”, donde la cadena “antigua” sirvió de molde para sintetizar la “nueva”.

7. 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 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

Antes de finalizar revise nuevamente junto a sus estudiantes las figuras 1 y 2, y pídales que identifiquen la estructura del ADN. Puede realizar esta actividad por grupo de estudiantes, en forma de exposición al resto del curso.

Por último, revise junto a sus estudiantes la animación de “Transcripción y traducción” disponible en el portal educachile, en donde se esquematizan los sucesos que ocurren en estos procesos.

 

ACTIVIDAD: Síntesis de proteínas

1. Mapa de los contenidos tratados

MAPA2 

2. Desarrollo de la actividad: síntesis de proteínas

Paso 1

Para esta actividad se recomienda que revise previamente con sus alumnos la animación “Traducción y transcripción” disponible en el portal de educarchile.

Como actividad de motivación e introducción, el profesor o profesora puede indagar acerca de cómo se imaginan los alumnos(as) que sale la información genética del ADN hacia la fábrica de proteínas, los ribosomas.

Para esto puede preguntar:

- ¿Quién traslada la información desde el núcleo al ribosoma?

- ¿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 a cada unos de sus

alumnos, pueden leerla en conjunto.

Los estudiantes deben observar dos imágenes y luego la animación “Traducción y transcripción” 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 la observación de estas imágenes. Hágales notar las diferentes estructuras que participan, las diferentes etapas y el mecanismo.

A continuación se entrega una serie de frases que los alumnos deben completar.

Las respuestas correctas puede encontrarlas a continuación.

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

- Traducción

- ARNt

- Triplete

- ADN

- Codón

- Aminoácido

- Transcripción

- Ribosoma

- Ensamblaje

- Gen

Una vez construido, pueden iniciar una discusión para 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 si quedaron conceptos difusos para poder aclararlos.

Por último, en el portal de educarchile encontrará el juego Ahorcado-ADN, invite a sus estudiantes a desarrollarlo al final de la clase o en su tiempo libre, ya que les permitirá reforzar los conceptos relacionados información genética y síntesis de proteínas.

Información

Técnica

Descripción BreveEl siguiente recurso contiene la materia de biología relacionada con el código genético, lectura y traducción del mensaje de los genes. Te invitamos a repasar y revisar las imágenes a color que muestra.
Temas relacionados

» Animación:
Transcripción y traducción

» Diapositivas digitales:
Información genética y proteínas

» Juegos:
El ahorcado: ADN

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
NM4 (4° medio)BiologíaInformación genética y proteínas

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