Recuerden que en la página encontraran lectura de apoyo



Descargar 132.88 Kb.
Fecha de conversión26.06.2018
Tamaño132.88 Kb.

Bachillerato

Prof. Luisa Olivera

Estimados Estudiantes:

A continuación propongo algunas pautas a seguir para la realización del trabajo de clase:



RECUERDEN QUE EN LA PÁGINA ENCONTRARAN LECTURA DE APOYO

 Conceptos centrales que deberá de emplear el estudiante en su exposición:

1.    Dogma central de la biología

2.    Gen

3.    Síntesis de proteínas

4.    Transcripción

5.    Traducción

6.    Elongación

7.    Maduración de las proteínas

8.    Polirribosomas

9.    Polipéptido

10.  Estructura cuaternaria

11.  Plegamiento

12. Exones e intrones


Los procesos que deberán explicarse con el modelo son:

1.    La formación del ARN mensajero proceso conocido como transcripción.

2.    La salida del ARN mensajero del núcleo, hacia el ribosoma o hacia el complejo de poli-ribosomas, para que se lleve a cabo la traducción de la síntesis de proteínas.

3.    Traducción del mensaje por el RNA de transferencia, elongación y terminación. Por último salida de péptido del ribosoma.

Estructuras celulares involucradas en la síntesis de proteínas y que se requieren para la actividad.



Evaluación

Para evaluar esta actividad se sugiere el uso de la siguiente lista de cotejo, así como rubricas siguientes:



Elementos a evaluar

 

Lista de cotejo

Rubrica

Calificación asignada

La elaboración de los modelos  didáctico necesarios

El estudiante participó en la elaboración de los modelos

Si

 

No



4

0


 

El material empleado resiste a la explicación

 


Si

 

No



2

0


Los modelos son lo suficientemente grandes para ser vistos por todo el grupo

Si

 

No



2

0

Los modelos didácticos no presentan errores estructurales

Ninguno error visible

 

No más de tres errores



 

Más de tres errores

 


0

6

4

0

Los modelos didácticos son empleados correctamente en la explicación de la síntesis de proteínas

Excelentemente

 

Bien



 

Regular


 

Mal


6

4

2

1.-Dogma central de la biología

 

Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



0

2.5

1.5

0

Uso correctos de los conceptos centrales

2.-Gen

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

 

1.5

0

3.-Síntesis de proteínas

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

4.-Transcripción

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

5.-Traducción

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

6.-Elongación

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

8.-Poli-ribosomas

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

9.-Polipéptido

 


Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

13.-Exones e intrones

 

Utilizó correctamente el concepto

 

Utilizó el concepto



 

No utilizó el concepto



2.5

1.5

0

La formación del ARN mensajero proceso conocido como transcripción.

 

Explica correctamente el proceso

 

Presenta algunos errores en la explicación del proceso



 

No explica correctamente el proceso



2.5

1.5

0

La salida del ARN mensajero del núcleo, hacia el ribosoma o hacia el complejo de poliribosomas, para que se lleve a cabo la traducción de la síntesis de proteínas.

 

Explica correctamente el proceso

 

Presenta algunos errores en la explicación del proceso



 

No explica correctamente el proceso



2.5

1.5

0

Traducción del mensaje por el RNA de transferencia, elongación y terminación. Por último salida de péptido del ribosoma.

 

Explica correctamente el proceso

 

Presenta algunos errores en la explicación del proceso



 

No explica correctamente el proceso



10

8

0





10

8

0











10

Procesos  involucrados en la síntesis de proteínas





8

 

0



















































































 

 

    La siguiente actividad esta diseñada para promover la comprensión de algunos conceptos y  procesos relacionados con el tema de síntesis de proteínas.



metodologia:

  • Los estudiantes se integrarán en grupos de 4, utilizando la técnica de aprendizaje cooperativo, en donde se repartirá una lectura diferente por equipo. A cada integrante del equipo se le asignará un número del 1 al 4 y también la distribución de roles para optimizar el trabajo. 

Se sugiere formar 6 equipos, de 4 integrantes.

  • El tiempo para hacer el análisis de la lectura sera de 15 minutos.

  • Posteriormente los alumnos de manera individual elaborarán un resumen que  contenga las ideas principales, una vez terminado el resumen los estudiantes se integrarán en nuevos equipos de acuerdo al número previamente asignado.

  • Como producto  final los estudiantes elaborarán un mapa conceptual integrando la información de toda la lectura en rompecabezas.

 

       Lectura 1   La interpretación del código.

Después del descubrimiento de la estructura del DNA, se desconocía el papel que desempeñaba el RNA, aunque se pensaba que podía ser un intermediario entre el DNA y las proteínas. Fue el eminente físico ruso George Gamow, quien se interesó en la relación que podría existir entre el DNA y las proteínas. Gamow supuso que tripletes de bases servían para especificar ciertos aminoácidos.

En la década de 1950, Paul Zamecnik que trabajaban en el Hospital General de Massachussets de Boston, trabajando con hígado de rata, hizo el importante hallazgo de que las proteínas se sintetizaban en los ribosomas; posteriormente, junto con su colega Mahlon Hoagland descubrió que los aminoácidos, antes de unirse en los ribosomas, estaban unidos a pequeñas moléculas de RNA. Esto concordaba con la hipótesis de Crick de que debía existir un “adaptador” (llamado RNA de transferencia), que llevaría los aminoácidos al sitio donde se sintetizaban las proteínas. Para cada aminoácido debía existir una molécula adaptadora.Posteriormente, en 1960 se descubrió el RNA mensajero, que permito la elaboración del modelo de síntesis de proteínas: el RNA mensajero con la información procedente del DNA llegaba a los ribosomas donde era “decodificado”. Los RNA de trasferencia, cada uno con su aminoácido especifico, se unían al RNA mensajero, lo que aseguraba que el péptidos tuviera un orden adecuado antes de formar los enlaces peptídicos.Sin embargo, aún faltaba determinar las reglas del código que permitiera la traducción de una secuencia de RNA en una secuencia de aminoácidos. La pregunta básica era cual de los 20 aminoácidos se incorporaría a la cadena peptídica, si solo existen cuatro bases en el DNA. Para 20 aminoácidos harían falta por lo menos tres bases, aunque con estas, la cantidad de combinaciones seria de 64, lo que implicaría que un aminoácido podría estar representado por mas de un triplete.

Finalmente Crick y Sydney Brenner, demostraron que los tripletes eran la base del código genético. Mediante experimentos con sustancias mutágenas, pudieron insertar o eliminar bases de una secuencia de DNA, lo que provocaba en la proteína un cambio de estructura. Pero, las inserciones y deleciones no tenían el mismo efecto si las bases eliminadas o insertadas eran una o dos, lo que originaba un cambio que alteraba el orden de todos los aminoácidos del péptido. Sin embargo, tres deleciones o inserciones no producían las mismas perturbaciones en el orden de los aminoácidos; solamente eliminaban o agregaban un aminoácido a la cadena de péptidos. Esto hizo que Crick emitiera la hipótesis de que el código genético debía ser un código de tripletes.

En 1961, la bioquímica francesa Marianne Grunberg Manago descubrió una enzima que podía producir segmentos de RNA como AAAAAAAA… o GGGGGGG… Marshal Nirenberg y su colega Heinrich Matthaei, utilizaron este hallazgo para sintetizar un RNA formado únicamente por uracilo o poli-U que al ponerse en contacto con ribosomas in Vitro, empezó  a formar una cadena compuesta solo por el aminoácido fenilanina. Se había descubierto que el triplete del código genético que codificaban para la fenilanina tenia que ser UUU.

En los años siguientes se hicieron numerosos experimentos para descifrar los otros 63 tripletes. Muchos de los experimento fueron hechos por Gobind Khorana, de la Universidad de Wisconsin y, para 1966 se estableció finalmente el papel que jugaban cada uno de los 64 tripletes del código genético. Nirenberg, y Khorana recibieron en 1968 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.

 

Lectura 2   El dogma central de la biología molecular. 

El modelo de Watson y Crick tuvo un gran impacto en el desarrollo de la biología molecular al señalar que la información genética estaba contenida en la secuencia de las bases nitrogenadas. El flujo de información genética que liga la información contenida en el DNA, el paso a la molécula intermediaria o RNA y la formación de una proteína a partir de esa información, fueron descritos como el dogma central de la biología molecular. De acuerdo con el, existen tres flujos de la información genética de una molécula de DNA a otra, durante el procesos de replicación que se efectúa en la fase S del ciclo celular, lo que garantiza su permanencia a través de las generaciones. El segundo se efectúa cuando el DNA que forma directamente proteínas, se sirve de una molécula de RNA como intermediario. La molécula de RNA mensajero se forma en respuesta a una determinada secuencia de DNA; el proceso se denomina transcripción y se efectúa en el núcleo de los eucariontes. Las moléculas de RNA mensajero serán usadas por los ribosomas como moldes para dirigir la síntesis de proteínas durante el proceso de traducción, que constituye el tercer camino que sigue la información genética.  

A estas tres vías de flujo de información se han agregado otras: el descubrimiento de los retrovirus que tienen su información genética codificada en RNA y que poseen una enzima denominada retrotranscriptasa, transfieren la información del RNA a DNA durante el ciclo infectivo para después seguir los caminos regulares de flujo, cuando el DNA viral se incorpore al genoma de la célula huésped; además el RNA de estos virus se replica para formar nuevas moléculas de RNA que pasarán a las nuevas partículas virales. Por otro lado, se integran en el dogma los genes para la síntesis de RNA ribosómico y RNA de transferencia y los flujos de información que llevan a cabo en la mitocondria y en el cloroplasto.  

                                        

 

Lectura 3   Los genes en las células y en los cromosomas.

La  molécula de DNA presenta tres niveles estructurales: la estructura primaria que se refiere a la secuencia de nucleótidos; la estructura secundaria o doble hélice y la estructura terciaria representada por un enrollamiento posterior que permite que una enorme molécula pueda ser empaquetada por caber en el pequeño espacio de una célula procariota (460 millones de bases en al caso de E coli) o en el núcleo de los organismos eucariontes como los seres humanos, con los 6400 millones de pares de bases que se hallan en una célula diploide.  

El material genético de las bacterias o nucleoide, se encuentran dispersos en el citoplasma formando grupos de DNA, perfectamente visibles bajo el microscopio electrónico. En la interfase del ciclo celular de las células eucariontes, el DNA y sus proteínas asociadas reciben el nombre de cromátina, que ocupa casi todo el espacio nuclear, pero en territorios bien definidos. Los cromosomas propiamente dichos solo se hallan en la mitosis, especialmente en la metafase, cuando la cromatina se encuentra más condensada.  

La cromatina en su estructura más simple está constituida por la hélice de DNA; en un segundo nivel, la doble hélice y las proteínas histonas, forman unidades denominadas nucleosomas. Cada nucleosoma está constituido por dos vueltas de DNA alrededor de un octámero de histonas y una histona adicional que mantiene la estructura en su sitio. Todo el conjunto (DNA y proteínas) tiene que aspecto de un collar de cuentas.  

Un tercer nivel de complejidad se presenta al plegarse “el collar de cuentas” de manera apretada alrededor de un eje imaginario; en el siguiente nivel, el solenoide formado de esta manera, se pliega nuevamente y cada plegamiento se ancla en un andamiaje nuclear constituido por fibrillas de proteína. Este nivel es el que se presenta comúnmente en el núcleo en interfase. Cuando el núcleo se divide, la cromatina se condensa aún más para constituir el cromosoma metafásico que es el que se aprecia con el microscopio de luz.  

La compactación de la cromatina cambia constantemente adaptándose a los periodos de replicación y transcripción; durante estos periodos, la cromatina tiene que volverse laxa para permitir la entrada de los complejos enzimáticos de la DNA polimerasa y la RNA polimerasa. De hecho, ciertas zonas de la cromatina permanecen muy condensadas durante la interfase y se caracterizan por estar formadas por repeticiones de pocas secuencias que no se transcriben. 

Los cromosomas metafásicos están formados por dos cromátidas exactamente iguales, pues pasaron antes por la fase S del ciclo celular, en la que el DNA se duplicó. Las dos cromátidas se encuentran unidas por una constrición llamada centrómero que tiene una posición definida en cada uno de los cromosomas. Los centrómeros son esenciales para que se efectúe la mitosis, pues, al final de la profase se agregan en este sitio proteínas que forman el cinetocoro al cual se fijan los microtúbulos del huso mitótico. 

Los telómeros constituyen otra parte fundamental del cromosoma; se encuentran en la parte terminal de los cromosomas y  tienen como función primordial el mantenimiento de la estructura; si los telómeros están ausentes, los extremos de los cromosomas tienden a fusionarse; además son importantes porque participan en la formación de la estructura tridimensional de núcleo y en el apareamiento de los cromosomas. El DNA de la región telomérica de los cromosomas humanos consta de cientos de repeticiones del motivo 5” TTAGGG3.

 

 



Lectura 4  Los genes en las células y los cromosomas.

 

Todos los cromosomas de un organismo se pueden representar por medio de un cariotipo que ordena los cromosomas por su tamaño, por la posición de los centrómeros y por el bandeo obtenido por ciertas tinciones: por ejemplo, los cromosomas teñidos con el colorante Gienmsa despliegan estriaciones denominadas bandas G que permiten identificarlos y analizarlos, para reconocer cualquier tipo de alteración como translocaciones o delecciones. En la actualidad además del análisis de las fotografías de los cromosomas, se usa la computadora para hacer un análisis más acucioso y la “pintura” de cromosomas con colorante fluorescentes.  



El termino genoma describe el total de la información genética que se encuentra en una especie y en cada una de sus células, en realidad el genoma comprende el DNA del núcleo y el de la mitocondria (y el del cloroplasto en el caso de plantas y otros grupos que presentan este organelo). 

El proyecto Genoma Humano fue concebido para determinar la secuencia de los nucleótidos que constituyen el DNA de núcleo pues la secuencia del DNA mitocondria ya se conocía. Desde la mitad de la década de 1970, se iniciaron los trabajos para secuencia tramos de DNA, trabajo cuya primera fase terminó en 2001, con  publicación de la primera versión de la secuencia en las revistas científicas Nature y Science.  

El análisis de la secuencia parcial (aproximadamente 2 600 millones de bases), revelo la composición del genoma humano; solo una pequeña parte se transcribe a RNA mensajero; el resto del DNA está formado por intrones y fragmentos de genes, pseudogenes que son copias no funcionales de algunos genes; secuencias  moderada y altamente repetidas; microsatélites y transposones  (Secuencias capaces de insertar en un nuevo sitio dentro del genoma). 

De acuerdo con lo anterior, únicamente una pequeña parte del DNA de los eucariontes sigue el esquema del dogma central, al transcribir su información para formar proteínas. Además, de acuerdo con las necesidades de cada celula particular solo algunas regiones del genoma, separadas por largos tramos de DNA, no codificante, se comportan como unidades de transcripción. Estas unidades o genes se encuentran dispersos en el DNA de una manera irregular. 

La presencia de grandes espacios que se encuentran entres las regiones codificantes de los genes, impiden que el RNA mensajero se forme directamente; las enzimas que participan en el copiado de la información sintetizan una primera versión de RNA que copia todo el tramo de DNA, las regiones codificantes y las no codificantes (transcrito primario), el cual se modifica posteriormente al eliminar las regiones no codificantes del transcrito primario. 

 

 



Lectura 5   Transcripción.

Como se menciono anteriormente, a diferencia de los genes de los procariontes, los genes de los eucariontes no se corresponden directamente con el RNA mensajero, debido a que entre los exones (regiones que codifican para el péptido) se encuentran los intrones que no tienen que ver con la secuencia de los aminoácidos.  

La estructura típica de un gen de eucariontes con tres exones consiste de:


  • Una región promotora que es indispensable para que se inicie la transcripción,. Aquí se encuentra la caja TATA que es el sitio de unión de la enzima RNA polimerasa que cataliza la polimerización de RNA a partir de un molde de DNA. Se encuentras también otras regiones que intervienen en la regulación de la transcripción.

  • El exón 1 presenta un sitio de inicio de la transcripción, que es importante porque aquí se agrega un “capucho” de GTP metilado, que impedirá la destrucción del RNA.

  • Entre el sitio de iniciación de la trascripción y el sitio de inicio de la traducción se encuentra una región que no se traducirá y que recibe el nombre de región no traducida 5” (5”UTR, 5” untranslated región). Esta zona determina la velocidad de inicio de transcripción.

  • El resto del exón contiene los pares de bases que codificarán para los primeros aminoácidos del péptido.

  • El intrón 1 es seguido por el exón3 contiene los últimos pares de bases que codificaran para el resto de los aminoácidos.

  • Además este exón presenta dos zonas importantes: el codón de terminación que puede ser TAA que se convertirá en UAA en el RNA mensajero y la secuencia AATAAA, a la cual se agregará una cola de poli A que tiene la misma función que el capuchón inicial.

  • Entre el codón de terminación y la secuencia AATAAA se encuentra la región no traducida 3”(3”UTR, 3” untranslated region)

  • La transcripción continúa mas allá de la región no traducida.

La expresión de los genes ocurre en dos partes: 

·         La transcripción genera una hebra de RNA mensajero idéntica a la hebra de DNA orientada en dirección 5” a 3”.

·         Solo una de las hebras de DNA es transcrita a mRNA. La hebra que dirige la formación de RNA mensajero mediante el apareamiento de las bases se denomina hebra molde o hebra antisentido y tiene una dirección de 3” a 5”.

·         La hebra de DNA posee la misma secuencia del mRNA, aunque en lugar de uracilo tiene timina. Esta hebra se denomina hebra codificante y al igual que el mRNA corre de 5” a 3”

·         La traducción convierte una parte de la secuencia de mRNA en una secuencia de aminoácidos. La región codificante consiste de una serie de codones, cada uno de los cuales representa un aminoácido.

Durante la década de 1960 y 1970, los análisis de los genes bacterianos mostraron que existía una correspondencia uno a uno entre los codones del mRNA y del DNA. Por esta razón, el mRNA que se formaba sobre la hebra codificante de DNA no necesitaba ninguna modificación posterior. Sin embargo, en el década de 1970, se descubrió que en los eucariontes no existía colinearidad entre el mRNA y el DNA. Se encontró que los genes eucariontes tenían tramos codificantes separados por tramos (en ocasiones muy largos de regiones no codificantes, por lo tanto, el procesos de transcripción de los eucariontes debía ser diferente del de los procariontes.  

Al inicio del proceso, toda la secuencia del gen se transcribe a RNA. Posteriormente, los intrones se quitan y los exones quedan unidos. Este proceso se denomina splicing, que es característico de los genes eucariontes, aunque algunos procariontes también lo tienen. El RNA sufre otras modificaciones adicionales, por ejemplo, se agrega la caperuza de metil guanosín en la región 5” y la cola del poli A en la región 3”, que  evita la degradación del mRNA por enzimas de tipo exonucleasas.

 

Lectura 6   Traducción.

En los procariontes debido a la ausencia de una envoltura nuclear, la transcripción y la traducción ocurren símultáneamente, de tal manera que conforme se va sintetizando el mRNA, los ribosomas se adhieren a el para efectuar la síntesis de la proteína. Pero en los eucariontes, después de que se ha formado el mRNA, éste sale del núcleo y se dirige hacia el citosol donde se encuentra con la subunidad pequeña y grande de los ribosomas. Los ribosomas constituidos por RNA ribosómico y diversas proteínas, se unen a la región 5ª del mRNA y se mueven hacia la región 3ª traduciendo a su paso los codones del mensajero. El proceso de traducción consta de tres partes: iniciación, elongación y terminación.  

Durante la primera fase se forma un complejo de iniciación integrado por las subunidades grande y pequeña del ribosoma que se unen en el sitio del codón de inicio del mRNA; y por el RNA de transferencia que se encuentra unido por medio de su anticodón al codón de inicio del mRNA; este RNA de transferencia lleva el aminoácido metionina y se coloca en el sitio p (por la palabra péptidos) del ribosoma.  

Después de que se ha integrado el complejo de iniciación, el ribosoma se desliza hacia el extremo 3ª del mRNA. En cada desplazamiento, el ribosoma se desplaza un codón permitiendo que el péptidos en crecimiento quede colocado en la posición P, mientras que el sitio A (por la palabra aminoácido) es ocupado por un RNA de transferencia cuyo anticodón debe corresponder al codón colocado en esta posición. Cada vez que un RNA de transferencia se coloca en el sitio A, su aminoácido se une al péptidos situado en el sitio P, mediante un enlace peptídico que es catalizado por una molécula de RNA ribosómico de la subunidad grande del ribosoma (ribozima). En seguida, el RNA de transferencia del sitio P se desprende del ribosoma y sale de él a través del sitio E (del ingles exit: salida) se dirige al citosol para cargarse nuevamente con el aminoácido que le corresponde.  

Al llegar al codón de terminación, ciertas proteínas denominadas factores de terminación se unen a este codón provocando la liberación del péptido. Cuando lo sitios P y A del ribosoma no tienen ya RNA de transferencia, las dos subunidades del ribosoma se separan. 

La traducción en procariontes y eucariontes se lleva a cabo simultáneamente por muchos ribosomas formándose una estructura llamada polirribosoma que está formada por los ribosomas únicos por el mRNA. Cada ribosoma se une al extremo 5° del mRNA y se mueve hacia la región 3° de tal modo que conforme se desplaza, el péptido que sintetiza va creciendo progresivamente.

 

    Adaptado de Jiménez, Luis Felipe, et al. Conocimientos Fundamentales de Biología Vol. 1 PEARSON EDUCACIÒN, México, 2006, 192 páginas.



http://mx.youtube.com/watch?v=J2EDOx-EvI4&feature=related

           MODELO EN PAPEL 



Objetivos.

El estudiante:

Construirá un polipéptido, a partir de una secuencia de nucleótidos conocida, mediante el uso del código genético.

Elaborará una molécula de ADN y una de ARN mensajero.

Explicará los procesos de transcripción y síntesis de polipéptidos (traducción).

 

Procedimiento.



  1. El material para imprimir recortar se encuentra aquí.

  2. Colorear los nucleótidos, recortarlos y realizar la siguiente secuencia de nucleótidos de ADN, correspondiente a la banda izquierda. Pegar los nucleótidos en una hoja de papel blanco.

 

5´--   A T G T G T G C T G A A G T T T C T T G U G C T T T A –3´

 


  1. Realizar el complemento de esta banda con los nucleótidos de ADN que correspondan (banda derecha).

  2. Construir una banda de ARN mensajero a partir de la primera banda de ADN.

  3. Elaborar los ARN de transferencia necesaria, con sus anticodones y sus aminoácidos respectivos.

  4. Se sugiere la elaboración de un ribosoma de cartón o papel de colores, a fin de explicar el proceso de la síntesis de proteínas.

  5. Un ejemplo de cómo queda un fragmento de ADN y ARN, y los ARNt con sus anticodones.

  6. Unir los aminoácidos que se van formando, mediante líneas que representen los enlaces peptídicos.

 

 

 



Modificado de:  http://www.arrakis.es/~ibrabida/practica1.html



Compartir con tus amigos:


La base de datos está protegida por derechos de autor ©composi.info 2017
enviar mensaje

    Página principal