Biología básica 2 Tema 3

7/23/2019 Biología básica 2 Tema 3

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GRADO EN FILOSOFÍA ONLINE

Biología

(Tema 3)

Carmen Fagoaga

[email protected]

1er Curso 2015-2016

PREGUNTAS CON RESPUESTAS



Biología2

Tema 3. Del DNA a las proteínas

A) Lo que vamos a ver…

3.1. Estructura del material genético

3.2 Cromosomas

3.3 Tipos de ARN3.4 Replicación, Transcripción y Traducción

3.5 El código genético

3.6 Reproducción celular



Biología3

3.1. Estructura del material genético

Mucho se habla actualmente del ADN, incluso cada vez más se lo menciona en los

medios de comunicación. Estudiar el ADN permite revelar relaciones familiares, resolverhechos delictivos, establecer relaciones evolutivas que datan de millones de años ydesarrollar nuevos tratamientos o, posiblemente, la cura para algunos males. El ADN(ácido desoxirribonucleico) se encuentra dentro de cada célula, y contiene la informaciónque determina, en interacción con componentes ambientales, las características quetendrá la célula y el organismo en su totalidad.

Desentrañar la estructura del ADN resultó esencial para comprender procesoscelulares, y para desarrollar técnicas de biología molecular y de ingeniería genética, quecontribuyeron al avance de la biotecnología moderna.

Pero la historia del descubrimiento de la estructura y la función del ADN, comenzóhace algunos años atrás.

3.1.1. Historia del DNA

Cuando el bioquímico P.A.Levene analizó los componentesdel ADN, encontró que conteníacuatro bases nitrogenadas:citosina, timina, adenina yguanina; el azúcar desoxirribosa;

y un grupo fosfato. Por medio desu descubrimiento concluyó quecada unidad básica del ADN,llamada nucleótido, estácompuesta de una base nitrogenada unida a un azúcar y ésta unida a su vez a un grupofosfato.

Durante la década de 1920, entre los científicos estaban planteadas algunas preguntas:¿qué sustancia era la encargada de transmitir ciertos caracteres? ¿Cuál era la composiciónquímica de los genes?

La respuesta la trajo el estudio de una enfermedad infecciosa mortal: la neumonía, el

médico inglés Frederick Griffith estudió durante esos años las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no lacausaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula depolisacáridos que le daba a las colonias de estas bacterias en las placas de Petri unaspecto liso o suave, por lo cual se las denominó cepa S ( smooth, en inglés). La otra cepano tiene cápsula y no causa neumonía y se la denomina cepa R (rugosa) también por elaspecto de la colonia.

La siguiente ilustración representa la experiencia realizada por Griffith, y los resultadosque obtuvo:



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Explicación de experiencia:Griffith inyectó las diferentescepas de la bacteria en ratones.La cepa S mataba a los ratonesmientras que la cepa R no lo

hacía. Luego comprobó que lacepa S muerta porcalentamiento, no causabaneumonía cuando se lainyectaba. Sin embargo cuandoinyectaba una combinación dela cepa S muerta con la cepa Rviva, los ratones contraíanneumonía y morían.

Aún más, en la sangre deestos ratones muertos Griffith encontró neumococos vivos de la cepa S. Es decir que enlas bacterias S muertas había “algo” capaz de transformar a las bacterias R, antesinocuas, en patógenas y este cambio era permanente y heredable.

¿Cómo podían las bacterias S muertas transmitirle a las bacterias R vivas la propiedadde enfermar y matar a los ratones? ¿Habría alguna sustancia capaz de pasar de unabacteria a la otra y transmitirle esa nueva propiedad? ¿Cuál era el principio transformante?¿Era el ADN o eran las proteínas?. En esa época era difícil de imaginar que una moléculacompuesta sólo de cuatro bases nitrogenadas diferentes pudiera llevar toda lainformación genética que precisaban los seres vivos. Se creía, entonces, que eran las

proteínas las candidatas para tal función, debido a su gran complejidad y múltiplesformas. Asi pues, hasta 1940 los científicos creían que el material hereditario eran lasproteínas.

Fue en 1952 cuando Alfred D. Hershey y Martha Chase realizaron una serie deexperimentos destinados a dilucidar si el ADN o las proteínas eran el material hereditario.Trabajaron con bacteriófagos o fagos, que son virus que infectan bacterias. Debido a quelos fagos están compuestos sólo por unacabeza proteica que guarda en su interior ADN,eran la herramienta ideal para resolver la

naturaleza del material hereditario. Losbacteriófagos están constituidos por ADN y unacubierta de proteínas.(En la actualidad se sabe que los bacteriófagosinfectan una célula inyectándole su ADN, el cual"desaparece" mientras toma control de lamaquinaria de la bacteria que comienza afabricar nuevos virus.)



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Su experimento consistió en marcar el ADN y las proteínas, con alguna sustancia quelos hiciera visibles, como los isótopos radioactivos, esto permitiría ver cuál de ellosentraba en la bacteria. Ese sería el factor transformador de Griffith. Dado que el ADNcontiene fósforo (P) en su grupo fosfato pero no azufre (S), ellos marcaron el ADN con

Fósforo-32 radioactivo. Por otra parte, las proteínas no contienen P pero si S, y por lotanto se marcaron con Azufre-35 radioactivo.

Hershey y Chase encontraron que el S-35 quedaba fuera de la célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el interior. Por lo tanto, dedujeron que durante la infección el ADNdel fago entra en labacteria, dejandoafuera la cabezaproteica. Es decir que elADN lleva lainformación para hacer

más fagos hijos dentrode la bacteria. En otraspalabras, elexperimento indicabaque era el ADN elportador de lainformación genéticadel fago.

Fue este memorableexperimento de los

fagos el que disipó lasdudas sobre lacomposición química delos genes: eran partedel ADN y, por lo tanto,estaban integrados porlos cuatro tipos denucleótidos.

3.1.2. El descubrimiento de la doble hélice. Modelo de Watson y Crick

A principios de la década de 1950 existía un programa científico de investigación delADN, sus propiedades, métodos de extracción y composición en las diferentes células.Tres grupos de investigadores trabajaban simultáneamente en la estructura del ADN. Unode ellos, el del químico de Oregon Linus Pauling y sus colegas, formuló un modelo queresultó ser equivocado, en el cual la molécula de ADN debía estar formada por una triplehélice.



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En el segundo equipo del King's College de Londres, liderado por Maurice Wilkins,trabajaba la cristalógrafa británica Rosalind Franklin. Ella fue la primera en obtener unaexcelente fotografía del ADN por difracción de rayos X, a partir de la cual podía deducirse

la distribución y la distancia entrelos átomos que formaban parte

del ADN.

Los rayos X pueden difractarse-ser dispersados- al atravesar uncristal, ya que el cristal estáformado por redes de átomos queactúan como tramas de difracciónmuy finas. Los diagramasresultantes pueden fotografiarsey analizarse para determinar la

distancia entre los átomos delcristal. El estudio de fotografíasobtenidas por esta técnica en

cristales de macromoléculas biológicas fue fundamental en el descubrimiento de laestructura del ADN.

Cuenta la historia que mientras Wilkins y Franklin intentaban traducir sus datos en unaestructura probable, la fotografía fue vista por el biólogo estadounidense James Watsony el físico británico Francis Crick, los cuales formaban el tercer equipo que estabainvestigando la estructura del ADN en la Univ. de Cambridge. Watson y Crick tenían enmente una serie de posibles estructuras, pero al carecer de buenas fotografías no podían

concluir sobre cuál era la correcta. Acceder a la fotografíade Franklin fue clave para lograrlo. De esta forma, Watsony Crick pudieron publicar en 1953, en el mismo número dela revista Nature en el que publicaron sus fotografíasWilkins y Franklin, la estructura de doble hélice del ADN.Watson y Crick inician su artículo original de esta manera:

“Deseamos sugerir una estructura para el ácidodesoxirribonucleico (ADN). Esta estructura tienecaracterísticas novedosas que son de considerable interés

desde el punto de vista biológico”. Según el modelo de Watson y Crick, el ADN es una doble

hélice, con las bases nitrogenadas dirigidas hacia el centro,perpendiculares al eje de la molécula (como los peldañosde una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lolargo de los lados de la hélice (como las barandas de laescalera). Las hebras que la conforman soncomplementarias Adenina se aparea con Timina y Citosinacon Guanina y el apareamiento se mantiene debido a laacción de los puentes hidrógeno entre ambas bases. Ellos



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calcularon las distancias exactas que debía haber entre las cadenas y entre los átomosque las componen.

La estructura de la doble hélice sin duda revolucionó la biología molecular yproporcionó respuestas a muchas preguntas que se tenían sobre la herencia. Predijo laautorreplicación del material genético y la idea de que la información genética estaba

contenida en la secuencia de las bases.En 1962 James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el premio Nobel en

medicina por el descubrimiento de la estructura del ADN. Rosalind Franklin había fallecidoen 1958, a los 37 años de edad.

3.1.3. Estructura de los ácidos nucleicos

Tanto el ADN como el ARN pertenecen a un tipo de moléculas llamadas “ácidosnucleicos”. Los ácidos nucleicos son biopolímeros formados a partir de unidades llamadasmonómeros, que son los nucleótidos. Durante los años 20, el bioquímico P.A. Leveneanalizó los componentes del ADN. Encontró que los nucleótidos se forman a partir de launión de:a) Un azúcar de tipo pentosa (cinco átomos de carbono). Puede ser Ribosa en el ARN, oDesoxirribosa, en el ADN.

b) Una base nitrogenada. Son compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o másátomos de nitrógeno y son la parte fundamental de los ácidos nucleicos. Biológicamenteexisten cinco bases nitrogenadas principales, que se clasifican en dos grupos:- Las Bases Purínicas, derivadas de la estructura de las Purinas (con dos anillos): la

Guanina (G) y la Adenina (A). Ambas bases se encuentran tanto en el ADN como el ARN.- Las Bases Pirimidínicas, derivadas de la estructura de las Pirimidinas (con un anillo): laTimina (T), Citosina (C) y Uracilo (U). La timina sólo se encuentra en la molécula de ADN,el uracilo sólo en la de ARN y la citosina, en ambos tipos de macromoléculas.

c) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de unaunión fosfodiester.



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Entonces, cada nucleótido del ADN tiene la siguiente estructura:

Los nucleótidos se enlazan para formar polímeros: los ácidos nucleicos opolinucleótidos.

En la estructura de los ácidos nucleicos, las bases nitrogenadas son complementariasentre sí. La adenina y la timina son complementarias (A-T), al igual que la guanina y lacitosina (G-C). Dado que en el ARN no existe timina, la complementariedad se estableceentre adenina y uracilo (A-U). La complementariedad de las bases es la clave de laestructura del ADN y tiene importantesimplicaciones, pues permite procesoscomo la replicación del ADN y latraducción del ARN en proteínas.

En las hebras enfrentadas A se unecon T mediante dos puentes hidrógeno,mientras que G se une con C mediantetres. Entonces, la adhesión de las doshebras de ácido nucleico se debe a estetipo especial de unión química conocidocomo puente de hidrogeno.



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Las largas cadenas de nucleótidos se forman por la unión del C5' de la pentosa con elgrupo fosfato formando un nucleótido monosfato.

Según el modelo postulado por Watson y Crick: la doble hélice, las dos hebras de ADNse mantienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los pares de basesestán formados siempre por una purina y una pirimidina, que adoptan una disposiciónhelicoidal en el núcleo central de la molécula. En cada extremo de una doble hélice linealde ADN, el extremo 3'-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) dela otra. En otras palabras, las dos hebras son antiparalelas es decir, tienen una orientacióndiferente.

El ADN es una macromolécula con forma de doble hélice que tiene la función de“guardar información”. La información genética del ADN se usa para fabricar lasproteínas necesarias para el desarrollo y funcionamiento del organismo. Es decir,contiene las instrucciones que determinan la forma y características de un ser vivo y susfunciones. Además, a través del ADN se transmiten esas características a losdescendientes durante la reproducción, tanto sexual como asexual. Todas las células,procariotas y eucariotas, contienen ADN en sus células.

3.2 Cromosomas

En las células eucariotas el ADN está contenido dentro del núcleo celular, mientras queen las células procariotas, que no tienen un núcleo definido, el material genético está

disperso en el citoplasma celular.La molécula de ADN se asocia a proteínas, llamadas histonas, y se encuentra muy

enrollada y compactada para formar el cromosoma. Así pues, el ADN está organizado encromosomas.

En las células eucariotas los cromosomas son lineales, mientras que los organismosprocariotas, como las bacterias, presentan cromosomas circulares. Para cada especie, elnúmero de cromosomas es fijo. Por ejemplo, los seres humanos tienen 46 cromosomasen cada célula somática (no sexual), agrupados en 23 pares, de los cuales 22 sonautosomas y un par es sexual.



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Cada cromosoma tiene dos brazos, ubicados por arriba y por debajo del centrómero.Cuando los cromosomas se duplican, previo a la división celular, cada cromosoma estáformado por dos moléculas de ADN unidas por el centrómero, conocidas comocromátidas hermanas.

Esquema de un cromosoma duplicado

3.3 Tipos de ácido ribonucleico (ARN)

Tal y como estudiamos en el tema anterior, en las células existen dos tipos diferentesde macromoléculas llamadas ácidos nucleicos, y que difieren en el tipo de azúcar en suesqueleto de azúcar-fosfato.

El ARN está presente tanto en las células procariotascomo en las eucariotas, y es el único material genéticode ciertos virus (virus ARN). Es el ácido nucleico másabundante, encontrándose en las células en unaproporción 10 veces mayor que el ADN. A diferencia delADN, en la mayor parte de los casos, el ARN es unpolímero monocatenario (de una sola cadena), aunqueen ciertos casos puede presentar zonas en susecuencia con apareamientos intracatenarios

(segmentos de la misma cadena que se unen). Elfilamento de ARN se puede enrollar sobre sí mismomediante la formación de pares de bases en algunassecciones de la molécula, formando las denominadasestructuras secundarias del ARN. Esta estructurasecundaria, a su vez, en algunos tipos de ARNs, puedeplegarse sobre sí misma formando la denominadaestructura terciaria de ARN.



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En la células existen diferentes tipos de ARN. La moléculas de ARN desempeñandiversas funciones en las células: unos dirigen las etapas intermedias de la síntesisproteica, otros regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica.Debido a esto, se dice que el ARN es mucho más versátil que el ADN.

1. ARN implicados en la síntesis de proteínas:

· ARN mensajero. El ARN mensajero (ARNm o RNAm), como su nombre loindica, lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína,desde el ADN (ubicado en el núcleo en las células eucariotas) hasta losribosomas (ubicados en el citoplasma), lugar en que se sintetizan las proteínasde la célula. Se sintetiza en el núcleo celular, mediante el proceso llamadotranscripción del ADN.

· ARN de transferencia (ARNt o tRNA). Es el ácido ribonucleico más pequeño(entre 70 y 90 nucleótidos) dentro de la célula. Cada ARNt transfiere un

aminoácido específico al polipéptido en crecimiento. Los ARNt se unen alugares específicos del ribosoma durante la traducción.

· ARN ribosómico (ARNr o rRNA). Es el más abundante de la célula,representando el 80% del ARN hallado en el citoplasma de las célulaseucariotas. Está formado por una sola cadena de nucleótidos, aunque presentazonas de doble hélice debido a su conformación tridimensional. El ARNr sehalla unido a proteínas para formar los ribosomas. Los ARN ribosómicos son elcomponente catalítico de los ribosomas, ya que crean los enlaces peptídicosentre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis deproteínas. Su función es leer los ARNm y formar la proteína correspondiente.

2. ARN con actividad catalítica:Algunos tipos de ARN pueden actuar como biocatalizadores, es decir, que pueden

acelerar reacciones de forma específica. Las Ribozimas son moléculas de ARN que, aligual que las enzimas, poseen un centro activo que se une a un sustrato facilitando suconversión en un producto, aumentando sustancialmente la velocidad de reacción.

3. ARN reguladores:

Hasta hace unos pocos años, se sabía que los genes son aquellas porciones de ADN quecodifican para proteínas funcionales. En la actualidad se sabe que estas secuenciasconstituyen sólo el 2% del genoma humano. El resto del genoma está formado por ADN

que es “no codificante”, lo cual no significa que no cumple ninguna función. Cada vez seconocen más genes no codificantes que dan origen a ARNs activos. Algunos de estostipos de ARN reguladores son: el RNA nuclear heterogéneo (hnRNA): que son transcritosprimarios y precursores del mRNA en células eucariotas; o los RNAs nucleares pequeños(snRNA del inglés: ”small nuclear RNA”) las cuales participan en el procesamiento deotros RNAs y se encuentran en partículas ribonucleoproteicas nucleares.



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3.4 Replicación, Transcripción y Traducción

Para comprender los procesos que ocurren en las células vivas actuales, se debeconsiderar la forma en que éstos surgieron durante la evolución. Uno de estos

procesos vitales es la expresión de la información hereditaria, que hoy requiere demaquinaria extraordinariamente compleja para producir un flujo unidireccional que vadel ADN a las proteínas a través de un intermediario de ARN. Pero, ¿cómo surge estamaquinaria?

La información genética está almacenada en moléculas de ADN. Esta información setransmite mediante un flujounidireccional, que va del ADNhacia el ARN y de éste a lasproteínas. Este enunciadoconstituye el Dogma Central de laBiología y fue expresado por elcientífico inglés Francis Crick.

El dogma enuncia lo siguiente:cuando en una célula se requiere lasíntesis de una proteína específica,la porción de ADN que la codificaserá copiada en forma de ARN,mediante un proceso denominadotranscripción. Luego el ARN

formado, que se denomina ARNmensajero, es utilizado comomolde para la síntesis de proteínas por un mecanismo llamado traducción. Estainformación finalmente llega de manera unidireccional a las proteínas, y son ellasquienes llevan a cabo la mayor parte de las actividades celulares. Es decir, son lasproteínas las que desempeñan prácticamente la totalidad de las funciones biológicasde los organismos vivos.

Replicación

Cuando la célula se divide, cada nueva célula que seforma debe portar toda la información genética, quedetermine sus características y funciones. Para eso, antesde dividirse, el ADN debe replicarse, es decir generar unacopia de sí mismo. Durante la replicación, la molécula deADN se desenrolla, separando sus cadenas. Cada una deéstas servirá como molde para la síntesis de nuevas hebrasde ADN. Para eso, la enzima ADN-polimerasa colocanucleótidos siguiendo la regla de apareamiento A-T y C-G. Elproceso de replicación del ADN es semiconservativa, ya queal finalizar la duplicación, cada nueva molécula de ADN



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estará conformada por una hebra “vieja” (original) y una nueva.

¿Cómo se interpretan las instrucciones escritas en el ADN?La información está guardada en el ADN en el código de secuencia de bases A, T, C y G

que se combinan para originar “palabras” denominadas genes. Los genes son fragmentos

de ADN cuya secuencia nucleotídica codifica para una proteína. Es decir que a partir de lainformación “escrita” en ese fragmento de ADN se fabrica (sintetiza) un tipo particular deproteína. Aunque, en realidad, los genes también llevan la información necesaria parafabricar moléculas de ARN (ribosomal y de transferencia) que intervienen en el proceso desíntesis de proteínas. Un gen no es una estructura que se vea sino que se define a nivelfuncional. Es una secuencia que va a empezar en algún lugar del ADN y va a terminar enotro. Para conocer un gen se secuencia, se determina la cantidad de los nucleótidos quelo forman y el orden en que se ubican.

Transcripción y TraducciónDurante la transcripción la enzima ARN polimerasa, copia la secuencia de una hebra del

ADN y fabrica una molécula de ARN complementaria al fragmento de ADN transcripto. Elproceso es similar a la replicación del ADN, pero la molécula nueva que se forma es decadena simple y se denomina ARN. Se denomina ARN mensajero porque va a llevar lainformación del ADN hacia los ribosomas, las organelas encargadas de fabricar lasproteínas. El ARN, o ácido ribonucleico, es similar al ADN aunque no igual. El proceso desíntesis de proteínas constabásicamente de dos etapas: latranscripción y la traducción. En laprimera etapa, las “palabras”(genes) escritas en el ADN en el

lenguaje de los nucleótidos secopian o transcriben a otramolécula, el ARN mensajero(ARNm). Luego, en la etapasiguiente, la molécula del ARNmensajero se traslada a losribosomas donde ocurre la etapade la traducción. En esta etapa elARNm se traduce al idioma de lasproteínas, el de los aminoácidos.

Este flujo de información seconoce como el “dogma centralde la biología”.

Las proteínas sonmacromoléculas que cumplenfunciones variadas. Así como elADN está compuesto a partir de nucleótidos, las proteínas están compuestas a partir deaminoácidos y cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos particular.



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3.5 El código genético

Durante la etapa de traducción, el ribosoma lee la secuencia de nucleótidos del ARN

mensajero por tripletes o tríos de nucleótidos, denominados codones. A medida que elribosoma lee la secuencia de codones va formando una proteína, a partir de la unión deaminoácidos. Según cuál es el codón que el ribosoma “lee” va colocando el aminoácidoque corresponde. Si se considera la combinación de cuatro bases nitrogenadas (A, G, C, yT )tomadas de tres en tres, existe un total de 64 codones posibles. Cada codón determinaqué aminoácido se colocará en la proteína que se está fabricando. De los 64 codones, 61corresponden a aminoácidos y 3 son codones de terminación (stop), responsables de lafinalización de la síntesis proteica.

La siguiente tabla es el código genético o “diccionario” que permite traducir lainformación escrita en el lenguaje de los ácidos nucleicos (nucleótidos) al lenguaje de las

proteínas (aminoácidos), y es universal, o sea, es válido para todos los seres vivos. Elcódigo genético permite conocer a partir de la secuencia del ARN mensajero cómo será la

secuencia de laproteína para la cual elgen correspondientecodifica.

Como sólo existen20 aminoácidos en lanaturaleza, varioscodones puedencodificar para elmismo aminoácido(por ejemplo, alaminoácido glicina lecorresponden loscodones GGU, GGC,GGA y GGG). Cadacodón del ARNm esleído por otro ARN,llamado ARN de

transferencia (ARNt), que actúa como un “adaptador” entre la información que lleva elARNm y los aminoácidos que deben ir colocándose para formar la proteínacorrespondiente. Este proceso de síntesis proteica ocurre en los ribosomas.

¿Qué son las mutaciones?

A veces, y este es un fenómeno relativamente frecuente, la enzima que se encargade la replicación del ADN (ADN polimerasa) se equivoca, es decir, coloca un nucleótidoen lugar de otro. Si, por ejemplo, la enzima ADN polimerasa coloca una T en lugar deuna A podría ocurrir que al traducirse, se coloque en la proteína un aminoácidodiferente del que correspondería. Por lo tanto, la proteína generada sería diferente en



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un aminoácido a la original. Este cambio en la secuencia del ADN, llamado mutación,podría alterar o anular la función de la proteína. Este ejemplo ilustra el efecto de loscambios o mutaciones puntuales (debidos a un único cambio en la secuencia) en laproteína final.

Las mutaciones pueden ocurrir por sustitución de un par de bases por otro; poreliminación de parte de la secuencia; o por inserción de pares de bases. En algunoscasos las mutaciones pasan inadvertidas, pero también pueden provocar la falta deactividad de una proteína esencial y causar una enfermedad. Pueden ocurrir de maneraespontánea o deberse a agentes mutagénicos.

3.6 Reproducción celular

Por medio de la división celular el DNA de una célula se reparte entre dos nuevas

células hijas. La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria esrelativamente simple en las células procarióticas en las que, la mayor parte del materialgenético está en forma de una sola molécula larga y circular de DNA, a la que se asocianciertas proteínas específicas. En las células eucarióticas el problema de dividirexactamente el material genético es mucho más complejo que en las procarióticas. Unacélula eucariótica típica contiene aproximadamente mil veces más DNA que una célulaprocariótica; este DNA forma un cierto número de cromosomas diferentes.

Los dos mecanismos fundamentales de división celular son:- Mitosis- Meiosis

Mitosis:Es la división nuclear caracterizada por la replicación de los cromosomas y la formación dedos núcleos hijos idénticos. La mitosis cumple la función de distribuir los cromosomasduplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga una dotación completa decromosomas. De esta manera cuando se completa la división celular, se han producidodos células hijas, más pequeñas que la célula materna, pero indistinguibles de ésta encualquier otro aspecto. Es decir se generan dos células genéticamente idénticas a la célulaprogenitora. Es la división celular más común y base de la reproducción asexual.

Meiosis:La reproducción sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra doshechos: la fecundación y la meiosis. La fecundación es el medio por el cual las dotacionesgenéticas de ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética, la dela progenie. La meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se redistribuyenlos cromosomas y se producen células que tienen un número haploide de cromosomas(n). La fecundación restablece el número diploide (2n). Es decir, consiste en dos divisionesnucleares sucesivas durante las cuales una sola célula diploide ( 2n) forma cuatro núcleos haploides (n). En la meiosis ocurre la recombinación genética debida al entrecruzamientoy la segregación al azar de los cromosomas por lo tanto es una fuente de variabilidad en ladescendencia.



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Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se asemejan a los de lamitosis, proceso de reproducción en el cual el material genético –el DNA– se reparte en

partes iguales

entre dos nuevascélulas hijas.

Existenimportantes

diferencias entrelos procesos demitosis y meiosis.Durante la meiosis,cada núcleodiploide se divide

dos veces,produciendo untotal de cuatronúcleos. Sinembargo, loscromosomas seduplican sólo unavez, antes de laprimera divisiónnuclear. Por lo

tanto, cada uno delos cuatro núcleos

producidoscontiene la mitaddel número de

cromosomaspresentes en elnúcleo original. Adiferencia de loque ocurre en la

meiosis, en lamitosis luego de laduplicación de los cromosomas, cada núcleo de divide sólo una vez. En consecuencia, elnúmero de cromosomas se mantiene invariable.

Debido al fenómeno del entrecruzamiento y al de segregación al azar de loscromosomas, durante la meiosis se recombina el material genético de los progenitores, loque no ocurre en la mitosis.

,



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¿Qué es el cáncer?

La capacidad de proliferar en forma descontrolada está relacionada con la acumulaciónde ciertos cambios en la célula. El cáncer es el resultado de una serie de modificaciones

accidentales en el material genético que trae como consecuencia la alteración delcomportamiento normal de la célula. La presencia de genes alterados conduce a laproliferación descontrolada de las células que se encuentra en el origen de todo cáncer.

Mientras las células tumorales quedan restringidas a una masa única, se dice que eltumor es benigno. Un tumor benigno puede proseguir su crecimiento sin invadir el tejidocircundante; puede también detener su crecimiento o reducirse. En muchas ocasiones, esposible removerlo quirúrgicamente y lograr así una cura completa.





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6. El proceso de la transcripción consiste en la: Seleccione una:

a) Síntesis de ARN mensajero a partir del ADN

b)

Síntesis de proteínasc) Síntesis de ARN de transferenciad) Replicación de DNA

7. La síntesis de proteínas tiene lugar en: Seleccione una:

a) Las mitocondriasb) El núcleoc) Los cromosomasd) Los ribosomas, localizados en el citoplasma

8. Las mutaciones génicas consisten en: Seleccione una:

a) El cambio de secuencia de un gen por replicación errónea del ADN, o acciónde luz UV o agentes químicos

b) Rotura de un cromosoma y pérdida de un fragmentoc) Rotura de un cromosoma y unión de uno de los fragmentos a otro

cromosomad) Multiplicación de uno o varios cromosomas

9.

Para poder repartir el material hereditario entre las células hijas, antes de la mitosis elADN se duplica y se condensa, formando estructuras en "X" que en realidad son:Seleccione una:

a) centrómerosb) cromosomas que contienen, cada uno, dos cromátidas hermanas, y cada

una irá a parar a una de las células hijasc) cromátidas que contienen, cada una, dos cromosomas hermanos

10. ¿Cuál de estos aspectos corresponde a la meiosis? Seleccione una:

a) Se obtienen 4 células que contienen la mitad de cromosomas que la célulamadre

b) Se obtienen 4 células que contienen el mismo número de cromosomas quela célula madre



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C) Debes recordar

o El DNA es la molécula que contiene la información genética. La unidad de

información se denomina gen y es un segmento del DNA.

o La molécula de DNA consiste en dos largas cadenas de nucleótidos que forman

una doble hélice. El apareamiento de las bases nitrogenadas está restringido, es

siempre: A-T y G-C. El ordenamiento de las bases en el DNA se denomina secuencia

y constituye el lenguaje de la información genética.

o

Las moléculas de DNA se replican de un modo semiconservativo. La doble hélice

se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva

cadena complementaria. El resultado son dos moléculas idénticas a la original.

o Los cromosomas se componen de dos partes idénticas llamadas cromátidas, que

contienen cada una de ellas una larga molécula de DNA. Los cromosomas se

encuentran en parejas, es decir, existen dos juegos de cromosomas. Cada

cromosoma tiene un “homólogo”, que no es idéntico pero que contiene el mismotipo d información. El número de cromosomas es característico de cada especie.

o El DNA tiene la información para hacer las proteínas de la célula. En el proceso de

síntesis de las proteínas, existe una molécula, el RNA, que actúa de intermediaria.

El proceso de expresión de la información contenida en los genes tiene dos

etapas: DNA RNA Proteína. La primera se denomina transcripción y la

segunda traducción.

o En la transcripción o síntesis de RNA se produce la copia complementaria de un

fragmento de DNA. Los tres tipos más importantes de RNA son: RNAm, RNAr y

RNAt, que desempeñan diferentes funciones en la síntesis de proteínas.

o El RNA mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas,

determinando el orden en que se unirán los aminoácidos. Esta información está

codificada en forma de tripletes, cada tres bases constituyen un codón que



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determina un aminoácido. Las reglas de correspondencia entre codones y

aminoácidos constituyen el código genético, que es universal.

o La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma,

constituidos fundamentalmente por RNA ribosómico. Los aminoácidos son

transportados por el RNA de transferencia hasta el RNA mensajero.

o A pesar de la fidelidad del proceso de copia del DNA, se producen errores que

originan cambios en la secuencia de bases y se denominan mutaciones. Éstas

pueden también estar provocadas por agentes mutagénicos (radiaciones o

químicos) que frecuentemente dan lugar a fallos en la función de un gen. Como

consecuencia, una estructura, una actividad o una función del organismo que lleva

una mutación, resultará alterada en mayor o menor grado.

o La reproducción es la característica esencial de los seres vivos. Sus etapas se

llevan a cabo en el nivel microscópico de la célula. La división célular requiere de

un proceso muy preciso que asegure el reparto equitativo de material genético y

de los componentes celulares entre las dos células hijas.

o Los dos mecanismos fundamentales de la división celular son: la mitosis y la

meiosis.

o El primero (la mitosis) es la más común y genera dos células iguales a la célula

progenitora, que conservan la identidad del material genético. Es la base de la

reproducción asexual.

o El segundo, la meiosis, es un tipo especial de división que da lugar a cuatro células

con diferente contenido genético; este tipo de división celular tiene lugar

únicamente en las células especializadas para la reproducción sexual. Esta forma

de reproducción genera una gran variabilidad genética.



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D) Para saber más

Becker W.M., Kleinsmith l.J., Hardin J. (2007): El mundo de la célula. Pearson AddisonWesley

Calvo J.C., (2003 ): Una nueva visión del ARN: los ARN de interferencia. ¿Un nuevo genoma? Revista Química viva. Volumen 2, número 3

Cooper G.M., Hausman R. E. (2010): La célula. Editorial Marban Curtis H., Barnes N.S., Schnek A., and Flores G. (2006): Invitación a la Biología. Sexta

edición. Editorial Panamericana, Buenos AiresDe Asúa, M. (2003): Los tres caminos hacia la doble hélice. Revista Ciencia Hoy, Volumen

13 N° 76, Agosto -Setiembre Díaz, A. y Golombek D. (2004): ADN, 50 años no es nada. Siglo veintiuno editores

ArgentinaDNA learning center. Cold Spring Harbor Laboratory:

http://www.dnalc.org/ddnalc/resources/animations.html. Freeman, S. (2010): Fundamentos de Biología .Tercera edición. Pearson Education S.A.,

MadridGesteland R.F. & Atkins J.F. (1993) The RNA world. Cold Spring Harbor Laboratory Press,

New York.Mattick J.S. (2003): Challenging the dogma: the hidden layer of non-protein-coding RNAs in

complex organisms. BioEssays, Vol. 25, 930-939, October

Morcillo, G. y Portela I. (2010): Biología básica. Editorial Sanz y Torres, Madrid

Watson J. D.(2011): La doble hélice: Relato personal del descubrimiento de la estructura delDNA. Alianza Editorial, Madrid.



Biología23

E) Glosario

ácido

[Lat. Acidus, agrio]: Una sustancia que produce un incremento en el número

de iones hidrógeno (H+) en una solución y una disminución en el número de iones

hidrógeno (OH-); que tiene un pH inferior a 7; lo opuesto a una base.

base nitrogenada

Una molécula que contiene nitrógeno y tiene propiedades básicas (tendencia

a adquirir un ion H+); purina o pirimidina.

centrómero

Región de constricción primaria de los cromosomas donde se unen las

cromátidas hermanas.

cepa

En microbiología, conjunto de virus, bacterias u hongos que tienen el mismo

patrimonio genético.

codón

Secuencia de tres nucleótidos en una molécula de ARNm (ARN mensajero)

que se aparea (forma enlaces puentes de hidrógeno) con el anticodón

complementario del ARNt (ARN de transferencia). Cada codón codifica para un

aminoácido, salvo tres codones para los cuales no hay aminoácidos posibles y

que señalan la terminación de la síntesis proteica (traducción).

colonia

grupo de organismos de la misma especie que viven juntos en íntimaasociación.

diploide

Organismo o célula que posee dos juegos completos de cromosomas

homólogos y por lo tanto dos copias (alelos) de cada gen.



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haploide

Célula u organismo que tiene un solo miembro de cada par de cromosomas

homólogos y por lo tanto una copia (alelo) de cada gen. Las gametas son

haploides.

información genética

secuencia de nucleótidos en la molécula de DNA que especifica los

aminoácidos de una proteína.

isótopo

[Gr. isos, igual + topos, lugar]: Átomo de un elemento que difiere de otros

átomos del mismo elemento en el número de neutrones presentes en el núcleo

atómico; los isótopos difieren así en peso atómico. Algunos isótopos soninestables y emiten radiación.

polímero

[Gr. polus,.mucho +meris parte o porción]: Una molécula grande compuesta

por muchas subunidades moleculares similares o idénticas.

recombinación genética

Proceso por el cual los cromosomas o las moléculas de ADN se cortan y liganen nuevas combinaciones. Ocurre naturalmente en las células como resultado

del intercambio (crossing over) entre secuencias de ADN provenientes de

cromosomas homólogos durante la meiosis.

reproducción asexual

Cualquier proceso reproductivo, como la fisión o la gemación, en el que no

hay unión de gametos.

reproducción sexual Fusión de gametos seguida por la meiosis y la recombinación genética en

algún punto del ciclo de vida.



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F) Autoevaluación

1. El ADN es un ácido nucleico formado por 4 moléculas ("nucleótidos") distintas:

adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). El orden de estas 4 moléculas,diferente en cada organismos, constituye: Seleccione una:

a. la estructura del ADN

b. la "secuencia" del ADN, o información genética

c. los nucleótidos

2. Cuando se llegó a la conclusión de que el ADN portaba la información genética, su

estructura o naturaleza no se conocía todavía. ¿Qué investigadores elaboraron elmodelo de la "doble hélice" del ADN? Seleccione una:a. Mirsky y Chargaff

b. Watson, Crick y Wilkins

c. Hershey y Chase

3. ¿Cuáles de estos textos corresponden a una parte de la secuencia de un determinadogen? Seleccione una:

a. ACJNKFKRLTIFJDJNTELTLDNTNFJLDLJTNN

b. ACCACTTTCACAATCTGCTAGCAAAGGTTA

c. TGUJGITKGJTIGJTGJGITJGJGJJKGITJGKTIJG

4. Si el ADN se encuentra siempre en el núcleo, y las proteínas se sintetizan en el

citoplasma. ¿Cómo pueden producirse las proteínas a partir de los genes?Seleccione una:

a. El ADN viaja transitoriamente al citoplasma y vuelve más tarde al núcleo

b. Se produce una molécula intermediaria, el ARN (ácido ribonucleico), que se

produce en el núcleo copiando la información del ADN, y viaja al

citoplasma para que se produzca la proteína correspondiente.



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5. ¿Qué ocurre con la información contenida en un gen? ¿Decimos que un gen se"expresa" cuando ? Seleccione una:

a. Se replica a una proteína

b. Se divide en dos

c. Sufre una mutación

d. Se transcribe a ARN mensajero y se traduce a proteína

6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es correcta? Seleccione una: a. Los genes codifican ARN y proteínas

b. Los genes están constituidos por ADNc. Cada gen puede tener distintas formas llamadas alelos

d. Los genes se encuentran en el citoplasma de las células eucariotas

7. El proceso de la traducción consiste en: Seleccione una:a. Síntesis de proteínas

b. Síntesis de ADN

c. Síntesis de ARN de transferencia

d. Síntesis de ARN mensajero

8. La transcripción de la siguiente secuencia de ADN: CGCATTCGC, dará lugar a un ARNmensajero de secuencia: Seleccione una:

a. GCCTAAGCG

b. CGCAUUCGC

c. GCGUAAGCG

d. CGCUTTCGC



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9. La división celular en bacterias (procariontes) es más sencilla que en eucariontesporque...........Seleccione una:

a. Los procariontes son unicelulares

b. Las bacterias contienen un sólo cromosoma circular, mientras que los

eucariontes contienen varios cromosomas y casi mil veces más de ADN

10. ¿Qué fenómeno celular, que ocurre durante la meiosis, está detrás de que nuestros hijosmuestren una combinación de rasgos entre los paternos y los de los abuelos? Seleccioneuna:

a. La citocinesis

b.El "entrecruzamiento": en la meiosis se obtienen 4 células con

combinaciones de ADN diferente, ya que los cromosomas de la célula

madre se "entrecruzan" o "mezclan" antes de repartirse entre las células

hijas.

c. La telofase



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Respuestas correctas del test de autoevaluación:

Pregunta Respuesta correcta

1 b)

2 b)

3 b)

4 b)

5 d)

6 d)

7 a)

8 c)

9 b)

10 b)

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Biología básica 2 Tema 3