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Ficha temática

Composición química del ADN y su duplicación. Síntesis de proteínas

¿Sabes que es el ADN? Te invitamos a conocer esta materia de biología. Este material contiene imágenes y ejercicios para que refuerces lo aprendido.

Composición química del ADN y su duplicación. Síntesis de 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.

Esquema 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 se une a la timina y la guanina a la citosina. Los nucleótidos de cada cadena se unen a través de los grupos fosfato y la desoxirribosa (fig. 2).

Modelo de la doble hélice del De eNe A; Disposición de los nucleótidos en el De eNe A

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 una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra “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 hasta otros sólo observables bioquímicamente como es el caso de las enzimas y las proteínas estructurales.

El ADN es una macromolécula, que por su gran tamaño, está imposibilitado para atravesar la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas, lugar de síntesis de proteína. Por esto, se requiere la participación de otro ácido nucleico, el ácido ribonucleico (ARN), el cual, 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 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) con la participación de 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 (fig. 4). Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separados (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2).

Esquema 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 complentario con el codón del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminoácido en el ribosoma. Así sucesivamente van llegando otros aminoácidos que al unirse formarán una proteína (fig. 5).

Esquema de la traducción

Figura 5. Esquema de la traducción

Imagen que muestra el camino del impulso nervioso. Actividad Síntesis de proteínasA continuación encontrarás una actividad sobre la síntesis de proteínas  Ir a la actividad
Imagen que muestra el camino del impulso nervioso. Actividad Estructura del ADNA continuación encontrarás una actividad sobre la estructura del ADN  Ir a la actividad
Imagen que muestra el camino del impulso nervioso. Guía del docente: ADN


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.

 

Al 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

nucléotidos 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:

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 23: Composición química del ADN. Síntesis de proteínas.

- Animación digital: “Síntesis de proteínas” 

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

- Juego: “El Ahorcado”

 

Actividades propuestas para este tema:

En documento hay dos actividades vinculadas al tema Información genética

y proteínas. 

- Actividad: “Estructura del ADN y su duplicación”.

- Actividad: “Síntesis de proteínas”.

 

ACTIVIDAD: Estructura del ADN y su duplicación 

 

1. Mapa de contenidos tratados

 

mapa

 

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

 

Paso 1

Como actividad de motivación e introducción, el profesor o profesora puede

preguntar:

- ¿Qué es el ADN?  ¿Dónde está? ¿Para qué sirve?

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

 

Puede anotar en la pizarra las respuestas en la pizarra.

 

Paso 2

Entregue la guía para el estudiante (disponible en el portal educarchile. 

Los estudiantes deben observar atentamente las figuras de la guía. La

observación puede guiarla usted, haciendo que noten los diferentes

elementos de las figuras. 

Ayúdelos a intentar definirlos. 

Comiencen la actividad. 

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 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). 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 una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra

“nueva”.

 

6. 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,                                     - enlaces de hidrógeno, 

- grupos fosfato,                       - doble hélice, 

- desoxirribosa,                        - código genético, 

- bases nitrogenadas,                - síntesis de proteínas, 

- cadenas complementarias,      - nucleótidos

 

 

Una vez hecho puede motivarlos a iniciar una discusión en que se comparen

los diferentes mapas conceptuales. 

 

Paso 4

Concluya la actividad, revisando nuevamente las figuras 1 y 2, pídales a sus

estudiantes que identifiquen la estructura del ADN. Puede realizar esta

actividad por grupo de estudiantes, en forma de exposición al resto del

curso.

 

ACTIVIDAD: Síntesis de proteínas

 

1. Mapa de los contenidos tratados

 

map2

 

2. Desarrollo de la actividad: síntesis de proteínas 

 

Paso 1

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: 

- ¿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,

pueden leerla en conjunto.  

Los estudiantes deben observar dos imágenes y luego la animación 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 esta observación de estas imágenes. Hágales notar las diferentes

estructuras que participan, las diferentes etapas y el mecanismo. 

 

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

- Aminoácido

- ARNt

- Transcripción

- ADN

- Ensamblaje

 

Una vez construido, pueden iniciar una discusión a fin de 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 que si quedaron conceptos difusos para poder

aclararlos. 

 

Información

Técnica

Descripción Breve¿Sabes que es el ADN? Te invitamos a conocer esta materia de biología. Este material contiene imágenes y ejercicios para que refuerces lo aprendido.
Temas relacionados

» Animación:
Transcripción y traducción

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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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