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INDICE
Resumen…………………………………...……………...….. 2
Planteamiento del Problema…..……..……………………..… 3
Descripción del Problema………………....…..…..…. 3
Problema de Investigación……………….....…….….. 3
Objetivos……………………….……………………... 3
Justificación………………….….…………………….... 4
Importancia…………………………………………….….…… 5
Breve Marco Teórico…….……..…………………..……....…... 6
Antecedentes………………………………….….…….. 6
Definición de Términos Básicos………………………. 8
Hipótesis..……………………………………………….. 11
Materiales y Métodos………….…………..…………..……….. 12
Resultados….……………...………..………………...….……… 14
Discusión…………………..……..……………………..…...…... 15
Conclusiones…..….…..…………….………….………………… 17
Referencias Bibliográficas……………………………….………. 18
Addenda…………………………………………………………. 19
Agradecimiento………………………………………………........ 23
2
RESUMEN
La biología es parte de nuestras vidas. La biología estudia la forma en que los
seres vivos se comportan e interactúan. Abarca dos áreas específicas: la
botánica (biología de las plantas) y la zoología (biología de los animales), en
esta última rama se encuentra la biología de los seres humanos.
El estudio de la biología ayuda a conocer mejor el mundo que nos rodea. Si
entendemos como crecen las plantas mejoraremos la producción de alimentos
de origen vegetal. Entendiendo el funcionamiento de las células se podrá
controlar mejor las enfermedades.
El ADN es una de las partes fundamentales de los cromosomas, son
estructuras constituidas por dos pequeños filamentos o brazos, que pueden ser
iguales o desiguales, están unidos por un punto común llamado Centrómero;
varían en forma y tamaño, pueden verse fácilmente al momento de la división
celular por medio de un microscopio.
Los cromosomas químicamente están formados por proteínas y por el Ácido
Desoxirribonucleico o ADN.
El ADN tiene la propiedad de duplicarse durante la división celular para formar
dos moléculas idénticas, para lo cual necesita que en el núcleo existan
nucleótidos, energía y enzimas.
3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
DESCRIPCION DEL PROBLEMA.-
La investigación sobre el ADN tiene un impacto significativo, especialmente
en el ámbito de la medicina. A través de la tecnología del ADN recombinante
los científicos pueden modificar microorganismos que llegan a convertir en
auténticas fábricas para producir grandes cantidades de sustancias útiles.
Existen numerosas técnicas y procedimientos que emplean los científicos
para estudiar el ADN. Una de estas herramientas utiliza un grupo de
enzimas especializadas, denominadas enzimas de restricción, que fueron
encontradas en bacterias y que se usan como tijeras moleculares para cortar
los enlaces fosfato de la molécula de ADN en secuencias específicas. Las
cadenas de ADN que han sido cortadas con estas enzimas presentan
extremos de cadena sencilla, que pueden unirse a otros fragmentos de ADN
que presentan extremos del mismo tipo. Los científicos utilizan este tipo de
enzimas para llevar a cabo la tecnología del ADN recombinante o ingeniería
genética. Esto implica la eliminación de genes específicos de un organismo y
su sustitución por genes de otro organismo.
El Ácido desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los
organismos celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la información
necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se llama
síntesis de proteínas a la producción de las proteínas que necesita la célula
o el virus para realizar sus actividades y desarrollarse. La replicación es el
conjunto de reacciones por medio de las cuales el ADN se copia a sí mismo
cada vez que una célula o un virus se reproduce y transmite a la
descendencia la información de síntesis de proteínas que contiene. En casi
todos los organismos celulares el ADN está organizado en forma de
cromosomas, situados en el núcleo de la célula.
PROBLEMA DE INVESTIGACION.-
¿Cómo podemos experimentar la observación de la molécula de vida
denominada ADN?
OBJETIVOS.-
o OBJETIVOS GENERALES .-
4
Desarrollar en los educandos actitudes de investigación ante los
problemas sociales que aquejan a nuestra Patria con la finalidad de
darle solución.
o OBJETIVOS ESPECIFICOS .-
El objetivo especifico de este proyecto es el de poder observar sin ayuda
de ningún instrumento óptico (microscopio) el ADN, utilizando
únicamente materiales caseros cuyo costo no sea alto.
Demostrar en nuestra I.E. que con experimento y proyectos sencillos
podemos conocer más acerca de nuestro cuerpo humano, y su
estructura.
Desarrollar en el los alumnos el pensamiento creativo y experimental.
JUSTIFICACION.-
Pruebas de ADN, utilización de restos orgánicos para identificar el ácido
desoxirribonucleico (ADN) de una persona. Se ha realizado un buen número de
pruebas científicas que prueban que el ADN es la base de la herencia, entre las
que se pueden destacar: a) en el proceso normal de reproducción celular, los
cromosomas (estructuras con ADN) se duplican para proporcionar a los
núcleos hijos los mismos genes que la célula madre; b) las mutaciones
provocadas se producen por una alteración de la estructura del ADN que tienen
como efecto una grave alteración de la descendencia de las células afectadas;
c) el ADN extraído de un virus basta por sí mismo para reproducir el virus
entero, por lo que parece claro que, en la esfera jurídica y a efectos legales,
tiene toda la información genética para ello. Por todo ello, el ADN puede llegar
a ser muy útil en Derecho, no sólo para identificar a una persona gracias a los
restos orgánicos encontrados donde se haya cometido un crimen (en especial
en delitos contra la libertad sexual o en los que se ha ejercido violencia), sino
también para determinar la filiación biológica de una persona.
5
IMPORTANCIA
El ADN continúa siendo objeto de estudio, y los resultados de la investigación
se aplican a muchas disciplinas. El llamado Proyecto Genoma Humano es un
programa de investigación financiado por el gobierno de Estados Unidos para
determinar la secuencia de bases de los tres mil millones de pares de
nucleótidos que forman el material genético humano. El programa permitirá
analizar las mutaciones que causan las enfermedades genéticas y, por tanto,
proporcionará la información necesaria para desarrollar medicamentos y
tratamientos de tales enfermedades.
La medicina forense utiliza técnicas desarrolladas en el curso de la
investigación sobre el ADN para identificar delincuentes. Las muestras de ADN
tomadas de semen, piel o sangre en el escenario del crimen se comparan con
el ADN del sospechoso; el resultado es una prueba que puede utilizarse ante
los tribunales.
La agricultura y la ganadería se valen ahora de técnicas de manipulación de
ADN conocidas como ingeniería genética y biotecnología. Las estirpes de
plantas cultivadas a las que se han transferido genes pueden rendir cosechas
mayores o ser más resistentes a los insectos. También los animales se han
sometido a intervenciones de este tipo para obtener razas con mayor
producción de leche o de carne o variedades de cerdo más ricas en carne y
con menos grasa.
6
MARCO TEORICO
CONCEPTOS BASICOS
A. ADN.- Ácido desoxirribonucleico, material genético de todos los organismos
celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la información necesaria para
dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se llama síntesis de proteínas
a la producción de las proteínas que necesita la célula o el virus para realizar
sus actividades y desarrollarse. La replicación es el conjunto de reacciones
por medio de las cuales el ADN se copia a sí mismo cada vez que una célula
o un virus se reproducen y transmite a la descendencia la información que
contiene. En casi todos los organismos celulares el ADN está organizado en
forma de cromosomas, situados en el núcleo de la célula.
B. ESTRUCTURA DEL ADN.- Cada molécula de ADN está constituida por dos
cadenas o bandas formadas por un elevado número de compuestos
químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de
escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado
por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo
fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases:
adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C). La
molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está flanqueada
por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El grupo fosfato está a su
vez unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena. Estas
subunidades enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados de la
escalera; las bases están enfrentadas por parejas, mirando hacia el interior,
y forman los travesaños.
Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN
establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra
cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que
contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina, y los
que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases
complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles llamados
enlaces de hidrógeno.
En 1953, el bioquímico estadounidense James Watson y el biofísico
británico Francis Crick publicaron la primera descripción de la estructura del
ADN. Su modelo adquirió tal importancia para comprender la síntesis
7
proteica, la replicación del ADN y las mutaciones, que los científicos
obtuvieron en 1962 el Premio Nobel de Medicina por su trabajo.
C. SINTESIS PROTEICA.- El ADN incorpora las instrucciones de producción de
proteínas. Una proteína es un compuesto formado por moléculas pequeñas
llamadas aminoácidos, que determinan su estructura y función. La secuencia
de aminoácidos está a su vez determinada por la secuencia de bases de los
nucleótidos del ADN. Cada secuencia de tres bases, llamada triplete,
constituye una palabra del código genético o codón, que especifica un
aminoácido determinado. Así, el triplete GAC (guanina, adenina, citosina) es
el codón correspondiente al aminoácido leucina, mientras que el CAG
(citosina, adenina, guanina) corresponde al aminoácido valina. Por tanto,
una proteína formada por 100 aminoácidos queda codificada por un
segmento de 300 nucleótidos de ADN. De las dos cadenas de
polinucleótidos que forman una molécula de ADN, sólo una, llamada
paralela, contiene la información necesaria para la producción de una
secuencia de aminoácidos determinada. La otra, llamada antiparalela, ayuda
a la replicación.
Un gen es una secuencia de nucleótidos de ADN que especifica el orden de
aminoácidos de una proteína por medio de una molécula intermediaria de
ARNm. La sustitución de un nucleótido de ADN por otro que contiene una
base distinta hace que todas las células o virus descendientes contengan
esa misma secuencia de bases alterada. Como resultado de la sustitución,
también puede cambiar la secuencia de aminoácidos de la proteína
resultante. Esta alteración de una molécula de ADN se llama mutación. Casi
todas las mutaciones son resultado de errores durante el proceso de
replicación. La exposición de una célula o un virus a las radiaciones o a
determinados compuestos químicos aumenta la probabilidad de sufrir
mutaciones.
D. REPLICACION.- En casi todos los organismos celulares, la replicación de
las moléculas de ADN tiene lugar en el núcleo, justo antes de la división
celular. Empieza con la separación de las dos cadenas de polinucleótidos,
cada una de las cuales actúa a continuación como plantilla para el montaje
de una nueva cadena complementaria. A medida que la cadena original se
abre, cada uno de los nucleótidos de las dos cadenas resultantes atrae a
8
otro nucleótido complementario previamente formado por la célula. Los
nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces de hidrógeno para formar los
travesaños de una nueva molécula de ADN. A medida que los nucleótidos
complementarios van encajando en su lugar, una enzima llamada ADN
polimerasa los une enlazando el grupo fosfato de uno con la molécula de
azúcar del siguiente, para así construir la hebra lateral de la nueva molécula
de ADN. Este proceso continúa hasta que se ha formado una nueva cadena
de polinucleótidos a lo largo de la antigua; se reconstruye así una nueva
molécula con estructura de doble hélice.
DOCUMENTACION.-
La tecnología denominada huella de ADN (DNA fingerprinting) permite
comparar muestras de ADN de diversos orígenes, de manera análoga a la
comparación de huellas dactilares. En esta técnica los investigadores utilizan
también las enzimas de restricción para romper una molécula de ADN en
pequeños fragmentos que separan en un gel al que someten a una corriente
eléctrica (electroforesis); de esta manera, los fragmentos se ordenan en función
de su tamaño, ya que los más pequeños migran más rápidamente que los de
mayor tamaño. Se puede obtener así un patrón de bandas o huella
característica de cada organismo. Se utiliza una sonda (fragmento de ADN
marcado) que hibride (se una específicamente) con algunos de los fragmentos
obtenidos y, tras una exposición a una película de rayos X, se obtiene una
huella de ADN, es decir, un patrón de bandas negras característico para cada
tipo de ADN.
Un procedimiento denominado secuenciación de ADN permite determinar el
orden preciso de bases nucleótidas (secuencia) de un fragmento de ADN. La
mayoría de los tipos de secuenciación de ADN se basan en una técnica
denominada extensión de oligonucleótido (primer extensión) desarrollada por el
biólogo molecular británico Frederick Sanger. En esta técnica se lleva a cabo
una replicación de fragmentos específicos de ADN, de tal modo que el extremo
del fragmento presenta una forma fluorescente de una de las cuatro bases
nucleótidas. Los modernos secuenciadores de ADN parten de la idea del
biólogo molecular estadounidense Leroy Hood, incorporando ordenadores y
láser en el proceso.
9
HERRAMIENTAS Y TECNICA PARA EL ESTUDIO DEL ADN.-
Existen numerosas técnicas y procedimientos que emplean los científicos
para estudiar el ADN. Una de estas herramientas utiliza un grupo de
enzimas especializadas, denominadas enzimas de restricción, que fueron
encontradas en bacterias y que se usan como tijeras moleculares para cortar
los enlaces fosfato de la molécula de ADN en secuencias específicas. Las
cadenas de ADN que han sido cortadas con estas enzimas presentan
extremos de cadena sencilla, que pueden unirse a otros fragmentos de ADN
que presentan extremos del mismo tipo. Los científicos utilizan este tipo de
enzimas para llevar a cabo la tecnología del ADN recombinante o ingeniería
genética. Esto implica la eliminación de genes específicos de un organismo y
su sustitución por genes de otro organismo.
Otra herramienta muy útil para trabajar con ADN es un procedimiento
llamado reacción en cadena de la polimerasa (RCP), también conocida
como PCR por su traducción directa del inglés (polymerase chain reaction).
Esta técnica utiliza una enzima denominada ADN polimerasa que copia
cadenas de ADN en un proceso que simula la forma en la que el ADN se
replica de modo natural en la célula. Este proceso, que ha revolucionado
todos los campos de la biología, permite a los científicos obtener gran
número de copias a partir de un segmento determinado de ADN.
La tecnología denominada huella de ADN (DNA fingerprinting) permite
comparar muestras de ADN de diversos orígenes, de manera análoga a la
comparación de huellas dactilares. En esta técnica los investigadores utilizan
también las enzimas de restricción para romper una molécula de ADN en
pequeños fragmentos que separan en un gel al que someten a una corriente
eléctrica (electroforesis); de esta manera, los fragmentos se ordenan en
función de su tamaño, ya que los más pequeños migran más rápidamente
que los de mayor tamaño. Se puede obtener así un patrón de bandas o
huella característica de cada organismo. Se utiliza una sonda (fragmento de
ADN marcado) que hibride (se una específicamente) con algunos de los
fragmentos obtenidos y, tras una exposición a una película de rayos X, se
obtiene una huella de ADN, es decir, un patrón de bandas negras
característico para cada tipo de ADN.
10
Un procedimiento denominado secuenciación de ADN permite determinar el
orden preciso de bases nucleótidas (secuencia) de un fragmento de ADN. La
mayoría de los tipos de secuenciación de ADN se basan en una técnica
denominada extensión de oligonucleótido (primer extensión) desarrollada
por el biólogo molecular británico Frederick Sanger. En esta técnica se lleva
a cabo una replicación de fragmentos específicos de ADN, de tal modo que
el extremo del fragmento presenta una forma fluorescente de una de las
cuatro bases nucleótidas. Los modernos secuenciadores de ADN parten de
la idea del biólogo molecular estadounidense Leroy Hood, incorporando
ordenadores y láser en el proceso.
Los científicos ya han completado la secuenciación del material genético de
varios microorganismos, incluyendo la bacteria Escherichia coli. En 1998 se
llevó a cabo el reto de la secuenciación del genoma de un organismo
pluricelular, un gusano nematodo conocido como Caenorhabditis elegans.
Desde entonces, la lista de organismos cuyo genoma ha sido secuenciado
ha continuado aumentando e incluye, entre otros, la mosca del vinagre
(Drosophila melanogaster), el arroz, el ratón, el protozoo Plasmodium
falciparum y el mosquito Anopheles gambiae. Más recientemente, en abril de
2003, el consorcio público internacional que integra el Proyecto Genoma
Humano anunció el
APLICACIONES.-
La investigación sobre el ADN tiene un impacto significativo, especialmente en
el ámbito de la medicina. A través de la tecnología del ADN recombinante los
científicos pueden modificar microorganismos que llegan a convertir en
auténticas fábricas para producir grandes cantidades de sustancias útiles. Por
ejemplo, esta técnica se ha empleado para producir insulina (necesaria para los
enfermos de diabetes) o interferón (muy útil en el tratamiento del cáncer). Los
estudios sobre el ADN humano también revelan la existencia de genes
asociados con enfermedades específicas como la fibrosis quística y
determinados tipos de cáncer. Esta información puede ser valiosa para el
diagnóstico preventivo de varios tipos de enfermedades.
La medicina forense utiliza técnicas desarrolladas en el curso de la
investigación sobre el ADN para identificar delincuentes. Las muestras de ADN
11
tomadas de semen, piel o sangre en el escenario del crimen se comparan con
el ADN del sospechoso; el resultado es una prueba que puede utilizarse ante
los tribunales.
El estudio del ADN también ayuda a los taxónomos a establecer las relaciones
evolutivas entre animales, plantas y otras formas de vida, ya que las especies
más cercanas filogenéticamente presentan moléculas de ADN más semejantes
entre sí que cuando se comparan con especies más distantes evolutivamente.
Por ejemplo, los buitres americanos están más emparentados con las cigüeñas
que con los buitres europeos, asiáticos o africanos, a pesar de que
morfológicamente y etológicamente son más similares a estos últimos.
La agricultura y la ganadería se valen ahora de técnicas de manipulación de
ADN conocidas como ingeniería genética y biotecnología. Las estirpes de
plantas cultivadas a las que se han transferido genes pueden rendir cosechas
mayores o ser más resistentes a los insectos. También los animales se han
sometido a intervenciones de este tipo para obtener razas con mayor
producción de leche o de carne o razas de cerdo más ricas en carne y con
menos grasa.
HIPOTESIS.-
La saliva arrastra las células del epitelio que recubre las paredes internas de la
boca y que se están desprendiendo constantemente. La sal común (NaCl), con
esa concentración, es un medio hipertónico que provoca el estallido de las
células y los núcleos, quedando libre las fibras de cromatina. El detergente
cumple la misión de formar un complejo con las proteínas histonas y separarlas
del ADN.
12
MATERIALES Y METODOS
MATERIALES
Sal común (1,5 g).
Bicarbonato de sodio (5 g).
Agua mineral (120 mL).
Lavavajillas (5 mL).
Saliva de la boca (2 mL, aproximadamente).
15 mL de alcohol etílico 96°.
PROCEDIMIENTO
Cada participante recibe un pequeño frasco de cristal. En él deposita 15
mL de tampón frío que ha pipeteado.
A continuación escupe unas siete veces en el interior del frasco,
teniendo la precaución de no haber ingerido alimento alguno en los 15
minutos previos.
Mueve ligeramente el frasco para que se mezclen bien.
Pipetea 15 ml. de alcohol de 96° frío y lo deja caer resbalando por las
paredes del frasco.
En la interface agua-alcohol se empiezan a visualizar inmediatamente
unas fibras blanquecinas que son las moléculas de ADN. Como
complemento, se pueden recoger estas fibras con una varilla de cristal y
teñirlas con azul de metileno para observarlo al microscopio óptico.
MATERIAL DE ESTUDIO
POBLACIÓN BENEFICIARIA:
Toda la población estudiantil.
Con este proyecto podemos empezar a construir pequeños mini laboratorios
para el área de Ciencia, Tecnología y Ambiente y experimentar cosas
nuevas.
METODOLOGÍA.- Analítica Experimental
Analítica, porque se analiza un objeto que es muestra de estudio.
Experimental, porque permite al alumno experimentar cosas que solo
han sido tratadas en forma teórica.
13
Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información
(genes y genoma), la codificación de proteínas (transcripción y traducción) y su
autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la
información a las células hijas durante la división celular.
14
RESULTADOS
Se puede observar el ADN en forma normal sin necesidad de usar un
microscopio
Con este pequeño proyecto, podemos comenzar a crear nuevas formas de
trabajo para experimentar mejor la clase teórica.
Con respecto al ADN se puede decir:
El ADN controla la actividad de la célula.
El ADN lleva la información genética de la célula, ya que las unidades de ADN,
llamadas genes, son las responsables de las características estructurales y de la
transmisión de estas características de una célula a otra en la división celular.
DISCUSION
15
La investigación sobre el ADN tiene un impacto significativo, especialmente en
el ámbito de la medicina. A través de la tecnología del ADN recombinante los
científicos pueden modificar microorganismos que llegan a convertir en
auténticas fábricas para producir grandes cantidades de sustancias útiles. Por
ejemplo, esta técnica se ha empleado para producir insulina (necesaria para los
enfermos de diabetes) o interferón (muy útil en el tratamiento del cáncer). Los
estudios sobre el ADN humano también revelan la existencia de genes
asociados con enfermedades específicas como la fibrosis quística y
determinados tipos de cáncer. Esta información puede ser valiosa para el
diagnóstico preventivo de varios tipos de enfermedades.
El estudio del ADN también ayuda a los taxónomos a establecer las relaciones
evolutivas entre animales, plantas y otras formas de vida, ya que las especies
más cercanas filogenéticamente presentan moléculas de ADN más semejantes
entre sí que cuando se comparan con especies más distantes evolutivamente.
Por ejemplo, los buitres americanos están más emparentados con las cigüeñas
que con los buitres europeos, asiáticos o africanos, a pesar de que
morfológicamente y etológicamente son más similares a estos últimos.
Estos experimentos, que pueden parecer un simple pasatiempo de los
investigadores, son en realidad un banco de pruebas para explorar la
capacidad de estos sistemas en la creación de entramados y estructuras a
nivel nanométrico. Es de esperar que el desarrollo de este tipo de sistemas
permita en un futuro funcionalizar superficies de una manera muy precisa,
dando lugar a microchips altamente sofisticados. Por otra parte, el control de
los sistemas 3D podría dar lugar también a piezas muy valiosas en la
preparación de nanomáquinas aplicables en distintos campos, como la
nanomedicina, donde un contenedor de escala nanométrica podrá transportar
una molécula terapéutica y liberarla en la célula diana selectivamente,
reduciendo drásticamente los efectos secundarios de la terapia.
Una prueba de ADN consiste en la utilización de tejidos orgánicos para
identificar el ácido desoxirribonucleico (ADN) de una persona, de una planta o
de cualquier organismo. Se ha realizado un buen número de pruebas
científicas que prueban que el ADN es la base de la herencia, entre las que se
pueden destacar: a) en el proceso normal de reproducción celular, los
cromosomas (estructuras con ADN) se duplican para proporcionar a los
16
núcleos hijos los mismos genes que la célula madre; b) las mutaciones
provocadas se producen por una alteración de la estructura del ADN que tienen
como efecto una grave alteración de la descendencia de las células afectadas;
c) el ADN extraído de un virus basta por sí mismo para reproducir el virus
entero, por lo que parece claro que, en la esfera jurídica y a efectos legales,
tiene toda la información genética para ello. Por todo ello, el ADN puede llegar
a ser muy útil en Derecho, no sólo para identificar a una persona gracias a los
restos orgánicos encontrados donde se haya cometido un crimen (en especial
en delitos contra la libertad sexual o en los que se ha ejercido violencia), sino
también para determinar la filiación biológica de una persona.
CONCLUSIONES
17
El ADN, por tanto, es la "copia maestra" de la información genética, que
permanece en "reserva" dentro del núcleo.
El ADN tiene la información para hacer las proteínas de la célula. Ya que
muchas de estas proteínas funcionan como enzimas en las reacciones
químicas que tienen lugar en la célula, todos los procesos celulares dependen,
en última instancia, de la información codificada en el ADN.
Se puede experimentar la visualización del ADN.
La saliva arrastra las células del epitelio que recubre las paredes internas de
la boca y que se están desprendiendo constantemente.
La sal común (NaCl), con esa concentración, es un medio hipertónico que
provoca el estallido de las células y los núcleos, quedando libre las fibras de
cromatina.
El detergente cumple la misión de formar un complejo con las proteínas
histonas y separarlas del ADN.
Con este pequeño proyecto, empezamos a crear nuevas formas de trabajo
para experimentar mejor la clase teórica.
Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas
por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos.
Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble
hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de
azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles
compuestos nitrogenados llamados bases: adenina (abreviada como A),
guanina (G), timina (T) y citosina (C). La molécula de desoxirribosa ocupa el
centro del nucleótido y está flanqueada por un grupo fosfato a un lado y una
base al otro. El grupo fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del
nucleótido adyacente de la cadena. Estas subunidades enlazadas
desoxirribosa-fosfato forman los lados de la escalera; las bases están
enfrentadas por parejas, mirando hacia el interior, y forman los travesaños.
18
BIBLIOGRAFIA
Clayton, Julie. (Ed.). 50 Years of DNA, Palgrave MacMillan Press, 2003.
ISBN 978-1-4039-1479-8.
Judson, Horace Freeland. The Eighth Day of Creation: Makers of the
Revolution in Biology, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1996. ISBN
978-0-87969-478-4.
Olby, Robert. The Path to The Double Helix: Discovery of DNA, first
published in October 1974 by MacMillan, with foreword by Francis Crick;
ISBN 978-0-486-68117-7; the definitive DNA textbook, revised in 1994, with
a 9 page postscript.
Ridley, Matt. Francis Crick: Discoverer of the Genetic Code (Eminent Lives)
HarperCollins Publishers; 192 pp, ISBN 978-0-06-082333-7 2006.
Rose, Steven. The Chemistry of Life, Penguin, ISBN 978-0-14-027273-4.
Watson, James D. and Francis H.C. Crick. A structure for Deoxyribose
Nucleic Acid (PDF). Nature 171, 737–738 p. 25 de abril de 1953.
Watson, James D. DNA: The Secret of LifeISBN 978-0-375-41546-3.
Watson, James D. The Double Helix: A Personal Account of the Discovery
of the Structure of DNA (Norton Critical Editions). ISBN 978-0-393-95075-5.
Watson, James D. "Avoid boring people and other lessons from a life in
science" (2007) New York: Random House. ISBN 978-0-375-41284-4.
Calladine, Chris R.; Drew, Horace R.; Luisi, Ben F. and Travers, Andrew A.
Understanding DNA, Elsevier Academic Press, 2003. ISBN 978-0-12-
155089-9.
ADDENDA
19
ADN, MUCHO MÁS QUE MATERIAL GENÉTICO
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un polímero natural generado a partir de
cuatro tipos de nucleósidos: adenosina, guanosina, citidina y timidina, donde
cada uno de estos nucleósidos está compuesto de un azúcar (desoxirribosa) y
una base nucleica (adenina, guanina, citosina y timina)
Estos nucleótidos se encuentran en el ADN conectados mediante grupos
fosfato, dando lugar a las cadenas de ADN. En nuestras células el ADN se
encuentra en forma de doble cadena donde las dos hebras están dispuestas
en sentido opuesto. Esta estructura de doble hebra es muy estable debido a
la formación de enlaces de hidrógeno entre las bases nucleicas de una
cadena y su complementaria, formando la adenina dos enlaces de hidrógeno
con la timina y la guanina tres con la citosina.
Debido a su estabilidad, esta
macromolécula ha sido utilizada por los
seres vivos durante miles de años para
almacenar toda la información de lo que
son, como su forma, su tamaño, su color,
o su función, y esta información es
transmitida de padres a hijos mediante su
replicación.
A diferencia de los sistemas digitales
presentes en nuestros ordenadores o
teléfonos móviles que utilizan unos y
ceros, el ADN utiliza secuencias de
nucleótidos generadas mediante la
combinación de los cuatro nucleósidos
naturales: adenosina, guanosina, citidina
y timidina.
La información almacenada en cada
Estructura del ADN
20
célula es enorme y para codificarla
utilizando el código de nucleósidos es
necesario entre 2 y 3 metros de ADN.
Esto implica que en un ser humano adulto
todo el ADN de sus células abarca una
distancia de 2x1013 metros, que es
aproximadamente la distancia recorrida
en ir y volver de la tierra al sol 70 veces.
Afortunadamente esta macromolécula
está excepcionalmente empaquetada en
los cromosomas y ocupa una pequeña
parte del núcleo celular.
El ADN, además de ser un extraordinario sistema de almacenamiento de
información, puede ser utilizado como elemento de construcción. No en la
construcción de edificios ni autopistas si no en la construcción a un nivel
mucho más pequeño, a un nivel nanométrico.
Tal y como reza el eslogan de IMDEA-
Nanociencia Lo pequeño es diferente, el ADN
puede ser utilizado para abordar problemas desde
otro punto de vista gracias a su pequeño tamaño.
Entre otras aplicaciones, el ADN puede emplearse
en la construcción de nuevos sistemas
nanométricos completamente diferentes y casi
inimaginables. Las características nanométricas
del ADN, donde el grosor de una doble cadena de
ADN es de unos 2 nanómetros y la longitud necesaria para completar un giro
de la cadena de ADN es de 10 nm, hacen de esta molécula un modelo
excelente en estudios a nivel nanométrico. Por otra parte, el ADN es además
una molécula ideal como sistema de construcción nanométrico debido a la
gran estabilidad de una cadena doble de ADN, así como a su capacidad de
reconocer secuencias complementarias. Estas características han permitido a
diversos grupos de investigación ensamblar entre sí distintas nanoestructuras
El ADN, además de ser
un extraordinario sistema
de almacenamiento de
información, puede ser
utilizado como elemento
de construcción
21
tales como nanopartículas de oro, nanotubos de carbono o puntos cuánticos.
Este proceso tiene lugar mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre
hebras de ADN complementarias, lo que permite ensamblar dos cadenas de
ADN distintas que estén soportadas sobre nanoestructuras (Figura 2). De esta
manera, una nanopartícula de oro, por ejemplo, puede incorporarse
selectivamente a la superficie de un nanotubo de carbono, creando así una
nueva estructura con excelentes propiedades para el desarrollo, en este caso,
de nuevos sensores.
Figura 2. Representación de un nanotubo de carbono y nanopartículas de oro
funcionalizadas con ADN. Mediante la interacción favorable entre cadenas de ADN
complementarias es posible unir diferentes nanoestructuras de una manera muy precisa
Lo que es aún más interesante es que el ADN puede utilizarse no sólo en la
conexión de nanoestructuras, sino también en la creación de nuevas
estructuras de escala nanométrica constituidas exclusivamente por cadenas
cortas de ADN. A través de la complementariedad de bases es posible unir
diversas hebras de ADN para generar una unión tipo Holliday. Esta unidad
formada por ADN puede a su vez unirse entre sí para dar lugar a un
entramado en dos dimensiones perfectamente definido (Figura 3a). Otra
estrategia que está dando lugar a excelentes resultados es la denominada
Papiroflexia de ADN (DNA Origami). En este caso, se utiliza una cadena
circular simple de ADN proveniente de un virus o una bacteria y se dobla
como en papiroflexia para dar lugar a estructuras de distintas formas.
Además, mediante el ensamblaje controlado de cadenas cortas de ADN, se
ha conseguido preparar una caja y, lo que es aún más interesante, ésta tiene
tapa y su apertura puede controlarse fácilmente. Para abrir la tapa lo único
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que hay que hacer es añadir unas cadenas cortas de ADN con una
determinada secuencia (Figura 4b). Estas cadenas actúan como llaves, donde
sólo la secuencia adecuada es capaz de abrir la caja. De esta forma, la caja
es prácticamente una nano-caja-fuerte que sólo puede abrirse con la
combinación adecuada, la cual está codificada en la secuencia de ADN.
Figura 4. Estructuras en tres dimensiones compuestas por ADN. a) Diversas estructuras
curvadas. b) Caja con tapa
Estos experimentos, que pueden parecer un simple pasatiempo de los
investigadores, son en realidad un banco de pruebas para explorar la
capacidad de estos sistemas en la creación de entramados y estructuras a
nivel nanométrico. Es de esperar que el desarrollo de este tipo de sistemas
permita en un futuro funcionalizar superficies de una manera muy precisa,
dando lugar a microchips altamente sofisticados. Por otra parte, el control de
los sistemas 3D podría dar lugar también a piezas muy valiosas en la
preparación de nanomáquinas aplicables en distintos campos, como la
nanomedicina, donde un contenedor de escala nanométrica podrá transportar
una molécula terapéutica y liberarla en la célula diana selectivamente,
reduciendo drásticamente los efectos secundarios de la terapia.
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AGRADECIMIENTO
A nuestros queridos Padres por el apoyo brindado en la realización y ejecución del presente proyecto,
A nuestro querida Profesora por las enseñanzas brindadas para la obtención del presente Proyecto, y
A todas las personas que brindaron desinteresadamente su apoyo, para
A Dios, Nuestro Señor, por la vida que nos da y por los diferentes medios que nos brinda para poder superarnos
