Biología
Plan comun
Les envio guia de esta semana para complementar la materia
Subsector:
Biología
Plan comun
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Alumno(a):
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Profesora:
Solange Garat Cuéllar
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Nivel:
Cuarto año medio A
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Fecha:
_____/_____/2012
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Unidad: Información
génica y proteínas
Aprendizaje
Esperado:
• Comprender como se expresa el código genético, lectura y traducción del mensaje de los genes.
Instrucciones: Pega la
guía en tu cuaderno,
extrae las ideas principales, anótalas en tu cuaderno y contesta las preguntas.
Guía
de apoyo
La síntesis de proteínas constituye
la función de la mayor parte de los genes. Dicho en otros términos, los genes
corresponden, generalmente, a secuencias de ADN que codifican para proteínas, o
simplemente, secuencias codificantes.
Por esta razón, muchas veces se define a los genes como segmentos de ADN
que contienen la información para dirigir la síntesis de una proteína. No
obstante, cabe señalar que esta definición es imprecisa, pues hay muchos genes
que no presentan dicha función. Existen, por ejemplo, genes reguladores de la
expresión de otros genes. También hay genes que tienen la información para
codificar moléculas de ARN que no son molde para la síntesis de proteínas, como
veremos más adelante. De todas formas, la definición de los genes como
secuencias codificantes es una de las más ampliamente usadas y es muy útil al
tratar el principal tema de esta clase: la expresión génica. Para entender la
función codificante de los genes, primero hay que recordar la relevancia de las
proteínas en todos los sistemas vivientes. Estos polímeros forman la mayor
parte de las estructuras celulares y extracelulares. Todo en las células parece
estar hecho de proteínas. Lo anterior se conoce como la función estructural de
las proteínas. Por otra parte, todo el metabolismo celular está dirigido por
enzimas, que son proteínas capaces de catalizar (hacer posible) reacciones
químicas que no pueden ocurrir de manera espontánea, sin ayuda de estas
moléculas. Esta capacidad corresponde al papel funcional de las proteínas.
También hay muchas proteínas no enzimáticas con un papel metabólico, como por
ejemplo los canales de membrana, los receptores y los inductores (como ciertas
hormonas). Por lo tanto, el papel de los
genes, o del genoma en términos más generales, es constituir la fuente de
información para la síntesis de proteínas. De manera general, la síntesis de
proteínas presenta al menos dos etapas. Primero, la trascripción de los genes,
esto es, la síntesis de moléculas de ARN mensajeros (ARNm) que son producidos
gracias a la "lectura" del ADN. Los ARNm son luego utilizados en la
traducción, segunda etapa de este proceso, que consiste en la
"lectura" de cada ARNm para producir una proteína específica. Por lo
tanto, durante la síntesis de proteínas, la información genética es traspasada
desde los genes (ADN), al ARNm y, finalmente, los ARNm son leídos para
sintetizar proteínas. Supongamos, por ejemplo, un tipo celular X que presenta,
normalmente, 10.000 proteínas diferentes. Estas constituyen, entonces, lo que
se conoce como transcriptoma: El conjunto de proteínas que se expresan en un
tipo celular determinado. A su vez, cada una de esas 10.000 proteínas está
presente en cantidades más o menos específicas para cada tipo celular y de
acuerdo a las condiciones fisiológicas. Mientras algunas proteínas presentan
unas pocas decenas de copias en una célula, otras están representadas miles de
veces.
Las condiciones fisiológicas
modifican drásticamente el patrón de proteínas que se expresan en una célula.
Por ejemplo, podemos encontrar diferencias en la expresión de los genes (es
decir diferencias en el conjunto de proteínas) dependiendo, por ejemplo, de si
el individuo ha ingerido alimentos recientemente o si se encuentra en ayunas.
Las diferencias en el set de proteínas de las células son cualitativas (qué
proteínas se sintetizan) y cuantitativas (cuánta proteína se sintetiza). Las
diferencias cuantitativas y cualitativas dependen, en resumen, de varios
factores. Podemos encontrar diferencia entre células de diferentes especies
(diferencias interespecíficas), diferencias entre organismos de la misma especie
(diferencias intraespecíficas), diferencias entre tipos celulares, diferencias
entre células en diferentes etapas del desarrollo, diferencias debidas a
diferentes condiciones fisiológicas, etc.
Que una proteína específica se
sintetice o no, depende de estímulos dentro de la célula que dirigen la
expresión de los genes. La expresión génica consiste, simplemente, en la
producción de proteínas a partir de los genes. La expresión de los genes
determina la composición cualitativa y cuantitativa de proteínas en las
células. Que una célula del hígado (hepatocitos) sea diferente estructural y
funcionalmente a una neurona, depende de cuáles genes se han expresado en cada
una de ellas. Que un ser humano comparta similitudes y a la vez, muestre
diferencias respecto de un chimpancé, depende de los genes que estas especies
comparten entre sus genomas (muchos más de los que se creía) y de cómo se
expresan esos genes durante el desarrollo de los organismos. Como puedes ver,
los genes y su expresión son aspectos centrales no solo del funcionamiento
celular, sino también del metabolismo del organismo completo, del desarrollo y
de la evolución de las poblaciones y las especies. La replicación y la
transcripción ocurren en el núcleo de las células eucariontes, mientras que la
traducción ocurre en el citoplasma. En los procariontes todos estos procesos
ocurren en el citoplasma, pues estos organismos carecen de núcleo.
PREGUNTAS Y RESPUESTAS:
1.- La siguiente secuencia
de ADN se encuentra al inicio de un gen TACATTGCCATGGCAT
¿Cuál es la hebra de ARN
que se sintetizaría a partir de ese segmento de ADN durante la trascripción?
R: Puesto que las
bases de ADN A, T, C y G tienen como bases complementarias en el ARN a U, A, G
y C, entonces la hebra de ARN sintetizada en la trascripción del segmento de
ADN del ejemplo corresponde a:
AUGUAACGGUACCGUA
2.- El ARN m inmaduro de un gen eucarionte presenta 5 intrones. El
tamaño total de los exones es de 3000 bp. ¿Cuántos exones tiene este gen?
¿Cuántos aminoácidos tiene la proteína codificada por este gen?
R: Como
los intrones están siempre intercalados entre los exones, entonces si hay 5
intrones debe haber 6 exones en dicho gen. Por otra parte, si todos los exones
juntos, luego del corte de intrones y empalme de los exones en el proceso de
maduración, presentan 3000 bp (pares de bases nucleotídicas), entonces en la
proteína debe haber 1000 aminoácidos. Lo anterior se basa en que cada
aminoácido está codificado por un triplete (3 bp) del ARNm, conocidos como
codones.
3.- Con los conceptos analizados en esta guìa, fundamente la
validez de la siguiente aseveración. "No todos los genes codifican para
proteínas".
R: Como se
ha dicho al inicio de la clase, la mayoría, pero no todos los genes
corresponden a genes codificantes de proteínas. Hasta ahora, hemos mencionado
dos tipos de ARN que no son del tipo "mensajeros": El ARNr (ARN
ribosomal) y el ARNt (ARN de transferencia). El ARNr tiene un rol estructural,
forma parte de los ribosomas. El ARNt participa en la síntesis de proteínas,
transportando aminoácidos específicos y uniéndose a los codones a través de su
anticodón. Ambas clases de ARN son sintetizados, obviamente, a partir de un
molde de ADN, que corresponde a genes que no codifican para proteínas, sino
para ARN. A los genes que codifican para ARNr, se les denomina genes ADNr.
4.- Qué efecto tendría
sobre una célula, la presencia de una sustancia X que inhibe la acción de:
a) Las enzimas aminoacil
ARNt sintetasa?
b) La enzima peptidil
transferasa?
R:
a) Las enzimas aminoacil ARNt sintetasas son las encargadas de la
unión del aminoácido al ARNt respectivo. Si estas enzimas son inhibidas,
entonces los ARNt no "cargarían" los correspondientes aminoácidos.
b) Por otra parte, la sustancia Y inhibiría la formación de los
enlaces entre los aminoácidos que se agregan a la cadena proteica naciente.
En resumen, ambas sustancias X e Y, bloquearían la traducción en
diferentes puntos.
5.- ¿Por qué los cultivos celulares
irradiados con luz UV presentan largos períodos G2 en relación con los cultivos
no irradiados con UV?
R: La luz UV
(ultravioleta) es un potente agente mutágeno (origina mutaciones). Si un
cultivo celular está expuesto a esta radiación, entonces se producirán muchos
errores de replicación, pues en esa etapa el ADN está libre de proteínas y la
enzima ADN polimerasa está replicando el ADN, lo que favorece el efecto
mutágeno. Consecuentemente, al haber más errores de replicación, la etapa G2
del ciclo celular será más prolongada, pues en esa etapa se reparan muchos de
estos tipos de errores.
