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4 PPTCEL001BL11-A16V1 Clase Modelo y replicación del ADN. Ingeniería genética

5 Moléculas orgánicas Carbohidratos Proteínas Lípidos Ácidos nucleicos ADN Conocimientos previos Material genético, indispensable en toda célula para guardar la información genética del individuo y de la especie.

6 Aprendizajes esperados Páginas del libro desde la página 12 a la 21 y desde la 30 a la 38. Explicar la forma de organización del ADN a través del modelo de Watson y Crick. Comprender el sistema de almacenamiento de la información genética a través de la molécula de ADN. Comprender el proceso de replicación del ADN. Conocer los conceptos y métodos utilizados en ingeniería genética.

7 En la replicación del ADN, las copias resultantes están formadas por A) dos hebras nuevas de ADN. B) dos hebras de ADN conservadas. C) una hebra de ADN conservada y otra nueva. D) dos hebras de ADN, cada una con una mitad conservada y otra nueva. E) dos hebras de ADN, cada una de las cuales es un mosaico de partes conservadas y nuevas. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2011 Pregunta oficial PSU

8 1. Material genético. ADN 2. Replicación del ADN 3. Ingeniería genética

9 1. Material genético. ADN Organización del material genético

10 Purinas Pirimidinas 1. Material genético. ADN Desoxirribosa Nucleótido 1 2 3 4 5 Extremo 5’ Extremo 3’ Organización del material genético

11 1. Material genético. ADN Característica de la molécula de ADN Bases nitrogenadas del ADN Complementariedad entre las bases nitrogenadas Pentosa de ADN Sitios de unión entre la pentosa, la base nitrogenada y el fosfato Uniones dentro de la hebra Uniones entre hebras Dirección de las hebras Doble hebra. Antiparalela. Complementariedad entre las bases. Pirimidinas (1 anillo): Timina, Citosina. Purinas (2 anillos): Adenina, Guanina. Adenina - dos puentes de hidrógeno con Timina. Citosina – tres puentes de hidrógeno con Guanina Desoxirribosa (en el carbono 2 solo hidrógeno) Base nitrogenada con pentosa: carbono 1. Pentosa con fosfato: carbono 5. Enlace fosfodiéster: une carbono 3 de un nucleótido con el carbono 5 con fosfato de otro nucleótido. Puentes de hidrógeno (enlaces débiles). De 5’ a 3’ y la hebra contraria de 3’ a 5’. Organización del material genético

12 Ejercicio 3 “Guía del alumno” Ejercicio 3 “Guía del alumno” Ejercitación ALTERNATIVA CORRECTA E ASE La siguiente tabla muestra los resultados del análisis de los porcentajes de bases nitrogenadas en el material genético de tres especies diferentes: De la información de la tabla, es correcto concluir que I) en cada organismo la proporción de adenina es similar a la de timina. II) las proporciones de A+T y G+C difieren entre los organismos estudiados. III) la proporción de bases púricas es igual a la proporción de bases pirimídicas. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo I y II

13 Experimento de Griffith (1928) sobre la trasformación bacteriana. 1. Material genético. ADN ¿Qué otros experimentos evidenciaron que el ADN es el material hereditario?

14 Ejercicio 4 “Guía del alumno” Ejercicio 4 “Guía del alumno” Ejercitación Uno de los experimentos que permitió descubrir el ADN como la molécula hereditaria fue el realizado por Avery, McLeod y McCarty, en el que trataron de identificar el factor transformador de un experimento anterior realizado por Griffith. Los pasos del experimento realizado por estos tres científicos se muestra en la siguiente figura: En relación al experimento de Avery, McLeod y McCarty, es correcto concluir que I) el factor que transformó a las cepas no virulentas en virulentas fue el ADN. II) las bacterias tipo R, al ser inyectadas en un ratón vivo le provocarían la muerte en un par de horas. III) una bacteria puede adquirir nuevos rasgos al incorporar un ADN bacteriano exógeno. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo III E) I, II y III C) Solo I y II ALTERNATIVA CORRECTA D ASE

15 2. Replicación del ADN La duplicación o replicación del ADN sucede en la etapa S del ciclo celular, para aumentar el número de células del organismo. Se caracteriza por ser: Bidireccional, la síntesis es en dos direcciones, pero siempre en sentido 5 ı a 3 ı. Semiconservativa, a partir de una hebra original (templada), se copia una nueva. Semidiscontinua, se replica una hebra adelantada y otra retrasada (compuesta por fragmentos de Okazaki).

16 2. Replicación del ADN Replicación del ADN: https://www.youtube.com/watch?v=DMbjI-uj6G8 https://www.youtube.com/watch?v=DMbjI-uj6G8

17 EnzimaFunción Topoisomerasa Helicasa Proteínas de unión a cadena simple (SSB) ADN polimerasa ADN ligasa Primasa 2. Replicación del ADN Encargada de disipar la tensión de sobrenrollamiento del ADN. Encargada de separar las dos hebras de ADN por ruptura de puentes de hidrógeno. Mantiene la estabilidad de la horquilla de replicación evitando que las dos hebras se vuelvan a unir. Incorpora los nucleótidos correspondientes para las nuevas hebras de ADN (la adelantada y la retrasada). Une los espacios que se generan entre un nucleótido y otro dentro de una misma hebra. Agrega los ribonucleótidos que forman parte de los primer o cebadores (tiene una actividad de ARN polimerasa).

18 Ejercicio 8 “Guía del alumno” Ejercicio 8 “Guía del alumno” Ejercitación A partir de la siguiente secuencia de ADN molde: 5’GTGCATTCCA3’ ¿Cuál es el orden correcto en que se sintetiza la hebra complementaria? A) 3’TGGAATGCAC5’ D) 5’TGGAATGCAC3’ B) 5’CACGTAAGGT3’ E) 3’CACGTAAGGT5’ C) 3’ACCTTACGTG5’ ALTERNATIVA CORRECTA D Aplicación

19 Existen algunas diferencias en la replicación de las células procariontes, en comparación con la de las eucariontes, asociadas a la organización de su material genético y a las enzimas que participan. 2. Replicación del ADN La velocidad de replicación es mayor, debido a que la cantidad de ADN es menor. Existe solo un origen de replicación (en eucariontes son varios). No hay síntesis de proteínas histonas. El tamaño de los fragmentos de Okazaki es menor.

20 3. Ingeniería genética La tecnología del ADN recombinante, o ingeniería genética, comprende un conjunto de técnicas que hacen posible el aislamiento, estudio, modificación y transferencia de genes de un organismo a otro. Se utilizan enzimas de restricción, que cortan fragmentos de ADN en sitios específicos cada una de las hebras. Luego los extremos libres (bordes pegajosos) pueden unirse a otros fragmentos de ADN, aunque sean de especies diferentes.

21 3. Ingeniería genética Se extrae un gen bacteriano con una característica deseable (crecimiento, resistencia a plagas, etc.), se combina con el genoma de una célula vegetal, se cultivan estas células en laboratorio para aumentar su número, y así, se obtienen plantas con la característica deseada. Ejemplo: tomates Rocky de maduración lenta. Aplicaciones para la agricultura

22 3. Ingeniería genética En este ejemplo, se usa el plásmido de una bacteria para transportar el gen de la insulina humana. Luego este ADN recombinado se introduce en bacterias E. coli para que se multiplique y se produzca la hormona en grandes cantidades, se extrae de las bacterias, se purifica y se vende en el comercio farmacéutico. Aplicaciones para la industria farmacéutica

23 3. Ingeniería genética Se usan virus como vectores intracelulares que portan genes terapéuticos (para el tratamiento de una enfermedad). Los virus se introducen en células humanas cultivadas en laboratorio que captan el gen terapéutico, después son ingresadas al organismo enfermo (técnica ex vivo), o bien los virus se introducen directamente al organismo enfermo (técnica in vivo). Ejemplo inmunodeficiencia combinada grave. Aplicaciones para la terapia génica

24 Ejercicio 9 “Guía del alumno” Ejercicio 9 “Guía del alumno” Ejercitación Un grupo de científicos ha desarrollado un tomate genéticamente modificado de un llamativo color morado, el cual estará disponible para su venta a partir del 2017. La siguiente tabla muestra las diferencias entre el tomate morado y su tipo doméstico: ¿Qué ventaja(s) tiene el tomate morado por sobre el tomate doméstico? I) Mayor beneficio a la salud, por el mayor contenido de antioxidantes que podrían prevenir diferentes tipos de cáncer. II) Una vida útil menor pero con una gran resistencia a plagas y condiciones ambientales extremas. III) Gran cantidad de vitamina C, que ayuda a cumplir con los requerimientos diarios de un adulto sano. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA D ASE

25 Los siguientes gráficos muestran los resultados obtenidos en un tratamiento biológico aplicado a un sitio contaminado con residuos mineros de metales pesados. En este estudio se utilizaron dos grupos de bacterias, siendo el grupo 1 bacterias no modificadas genéticamente y el grupo 2 bacterias modificadas genéticamente: En relación a los resultados de la investigación, es correcto concluir que I) la biotecnología se puede utilizar para solucionar problemas de contaminación ambiental. II) todas las bacterias son capaces de degradar contaminantes difíciles de eliminar del medio ambiente. III) el grupo de bacterias número 2 puede ser utilizado para el tratamiento de relaves mineros. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA E ASE Habilidad de pensamiento científico: Evaluación del impacto en las sociedades de las aplicaciones tecnológicas en base a conocimientos científicos.

26 En la replicación del ADN, las copias resultantes están formadas por A) dos hebras nuevas de ADN. B) dos hebras de ADN conservadas. C) una hebra de ADN conservada y otra nueva. D) dos hebras de ADN, cada una con una mitad conservada y otra nueva. E) dos hebras de ADN, cada una de las cuales es un mosaico de partes conservadas y nuevas. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2011 Pregunta oficial PSU ALTERNATIVA CORRECTA C Comprensión

27 Tabla de corrección NºClaveUnidad TemáticaHabilidad 1EGenoma, genes e ing. genéticaComprensión 2AGenoma, genes e ing. genéticaASE 3EGenoma, genes e ing. genéticaASE 4DGenoma, genes e ing. genéticaASE 5CGenoma, genes e ing. genéticaReconocimiento 6EGenoma, genes e ing. genéticaComprensión 7CGenoma, genes e ing. genéticaAplicación 8DGenoma, genes e ing. genéticaAplicación 9DGenoma, genes e ing. genéticaASE 10EGenoma, genes e ing. genéticaASE

28 Síntesis de la clase Proceso de copia Material genético Características Ingeniería genética Humanos Transgénicos Aplicaciones Molécula orgánica Almacenamiento de la información ADN Complementaria Doble hebra Antiparalela Función Plantas Concepto Introducción de genes a otro organismo AgriculturaTerapia génica Características del proceso Replicación Semiconservativa Semidiscontinua Bidireccional

29 En la próxima clase estudiarás: Expresión de la información genética Prepara tu próxima clase

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31 Propiedad Intelectual Cpech RDA: 186414 ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL. Equipo Editorial Área Ciencias: Biología