Unidad I. Reproducción y Herencia




descargar 202.44 Kb.
títuloUnidad I. Reproducción y Herencia
página1/10
fecha de publicación26.10.2015
tamaño202.44 Kb.
tipoDocumentos
b.se-todo.com > Biología > Documentos
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
¿Qué voy a aprender?

Unidad I. Reproducción y Herencia

Objetivo: Planteará la importancia de la continuidad a partir del análisis descriptivo de los procesos genéticos que suceden en los seres vivos, en el nivel molecular y de organismos y de su relación con el código genético, infiriendo los beneficios y posibles riesgos de las aplicaciones de la genética actual, con una actitud ética y de respeto hacia la preservación de los seres vivos.

1.1 Genética molecular

Objetivo: Planteará la importancia de la genética en la actualidad, además conocerá la molécula de ADN y su replicación y explicará los tipos de ARN y el proceso de la síntesis de proteínas, por último conocerá su relación con el código genético.

¿Cómo aprendo?

1.1.1. Estructura del ADN

¿Sabías que la información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones celulares está guardada en una molécula de ácido nucléico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN)?

En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos cadenas.

El ADN es un ácido nucléico formado por nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos:

a. un azúcar: desoxirribosa (pentosa) en este caso (en el caso de ARN o ácido ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),

b. un grupo fosfato y

c. las bases nitrogenadas: Púricas Adenina (A) y Guanina (G) y las Pirimídicas Citosina (C) y Timina (T). (fig., 1)

Investiga en los medios a tu alcance lo siguiente

¿Dónde se encuentra el ADN?

1.1.2. Replicación de ADN

Replicación de ADN. La doble hélice es desenrollada y cada hebra hace de plantilla para la síntesis de la nueva cadena. La ADN polimerasa añade los nucleótidos complementarios a los de la cadena original.

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena, complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo

que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

Figura 1.1. Estructura del ADN

La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial.

Figura 1.2. La doble hélice

La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.

1.1.3. La síntesis de proteínas o traducción del ARN

Es el proceso anabólico mediante el cual se forman las proteínas a partir de los aminoácidos. Es el paso siguiente a la transcripción del ADN a ARN. Como existen 20 aminoácidos diferentes y sólo hay cuatro nucleótidos en el ARN (Adenina, Uracilo, Citosina y Guanina), es evidente que la relación no puede ser un aminoácido por cada nucleótido, ni tampoco por cada dos nucleótidos, ya que los cuatro tomados de dos en dos, sólo dan dieciséis posibilidades. La colinearidad debe establecerse como mínimo entre cada aminoácido y tripletes de nucleótidos. Como hay sesenta y cuatro tripletes diferentes (combinación de cuatro elementos o nucleótidos tomados de tres en tres con repetición), es obvio que algunos aminoácidos deben tener correspondencia con varios tripletes diferentes. Los tripletes que codifican aminoácidos se denominan codones. La confirmación de esta hipótesis se debe a Nirenbert, Ochoa y Khorana.

En la biosíntesis de proteínas se pueden distinguir las siguientes etapas:

a) Activación de los aminoácidos.

b) Traducción:

1. Iniciación de la síntesis. 

2. Elongación de la cadena polipeptídica.

3. Terminación de la síntesis.

c) Asociación de varias cadenas polipeptídicas y a veces de grupos prostésicos para constituir las proteínas.

La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma celular. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia (ARNt), específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero (ARNm), donde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde.

Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente.

Etapas

Iniciación de la síntesis de proteínas

Es la primera etapa de la traducción o síntesis de proteínas. El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas. A éstos se asocia el aminoacil-ARNt, gracias a que el ARNt tiene en una de sus asas un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que se asocia al primer triplete codón del ARNm según la complementariedad de las bases. A este grupo de moléculas se une la subunidad ribosómica mayor, formándose el complejo ribosomal o complejo activo. Todos estos procesos están catalizados por los llamados factores de iniciación (FI). El primer triplete o codón que se traduce es generalmente el AUG, que corresponde con el aminoácido metionina en eucariotas. En procariotas es la formilmetionina.

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal posee dos sitios de unión o centros. El centro peptidil o centro P, donde se sitúa el primer aminoacil-ARNt y el centro aceptor de nuevos aminoacil-ARNt o centro A. El radical carboxilo (-COOH) del aminoácido iniciado se une con el radical amino (-NH2) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil-transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal. El dipeptil- ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosama implica el desplazamiento del ribosama a lo largo de ARNm en sentido 5'-> 3'.

Terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica

El final de la síntesis se presenta por los llamados tripletes sin sentido, también denominados codones stop. Son tres: UAA, UAG y UGA. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de ellos y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil-transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt. Un ARNm, si es lo suficientemente largo, puede ser leído o traducido, por varios ribosomas a la vez, uno detrás de otro. Al microscopio electrónico, se observa como un rosario de ribosomas, que se denomina polirribosoma o polisoma.

El código genético es el conjunto de instrucciones que sirven para fabricar proteínas a partir de un orden de los nucleótidos que constituyen el ADN. Este código determina que cada grupo de tres nucleótidos codifica un aminoácido.

1.1.4. El código genético

Es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucléicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas. Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados. 

Cada tres nucleótidos de la cadena (cada triplete) forma una unidad funcional llamada codón. Como en cada cadena pueden aparecer cuatro nucleótidos distintos (tantos como bases nitrogenadas, que son el componente diferencial) caben 43 (4x4x4, es decir, 64) combinaciones o codones distintos. A cada codón le corresponde un único "significado", que será o un aminoácido, lo que ocurre en 61 casos, o una instrucción de "final de traducción", en los tres casos restantes (ver la tabla). La combinación de codones que se expresa en una secuencia lineal de nucleótidos, conforman cada gen necesario para producir la síntesis de una macromolécula con función celular específica.

Durante el proceso de traducción (síntesis de proteína) el mensaje genético es leído de una cadena de ARN, colocando cada vez el aminoácido indicado por el codón siguiente según la regla que llamamos código genético.

Tabla del código genético estándar

2® base

U C A G

1® base U UUU Fenilalanina UUC Fenilalanina UUA Leucina UUG Leucina

UCU Serina UCC Serina UCA Serina UCG Serina

UAU Tirosina UAC Tirosina UAA Ocre Stop UAG ÁmbarStop UGU Cisteína UGC Cisteína UGA Ópalo Stop UGG Triptófano

C CUU Leucina CUC Leucina CUA Leucina CUG Leucina

CCU Prolina CCC Prolina CCA Prolina CCG Prolina

CAU Histidina CAC Histidina CAA Glutamina CAG Glutamina

CGU Arginina CGC Arginina CGA Arginina CGG Arginina

A AUU Isoleucina AUC Isoleucina AUA Isoleucina AUG1 Metionina

ACU Treonina ACC Treonina ACA Treonina ACG Treonina

AAU Asparagina AAC Asparagina AAA Lisina AAG Lisina

AGU Serina AGC Serina AGA Arginina AGG Arginina

G GUU Valina GUC Valina GUA Valina GUG Valina

GCU Alanina GCC Alanina GCA Alanina GCG Alanina

GAU ácido aspártico GAC ácido aspártico GAA ácido glutámico GAG ácido glutámico

GGU Glicina GGC Glicina GGA Glicina GGG Glicina

1 El codón AUG codifica ambos: para la metionina y sirve como sitio de iniciación; el primer AUG en un ARNm es la región que codifica el sitio donde la traducción de proteínas se inicia.

1.2. Reproducción celular y en organismos

Objetivo temático: Explicará los procesos reproductivos a partir de su relación con los mecanismos de división celular y del análisis comparativo que distinga las diferencias y similitudes entre mitosis y meiosis.

1.2.1. Ciclo celular y cáncer

Se cree que muchos tumores son el resultado de una multitud de pasos, de los que una alteración mutagénica no reparada del ADN podría ser el primer paso. Las alteraciones resultantes hacen que las células inicien un proceso de proliferación descontrolada e invadan tejidos normales. El desarrollo de un tumor maligno requiere de muchas transformaciones genéticas. La alteración genética progresa, reduciendo cada vez más la capacidad de respuesta de las células al mecanismo normal regulador del ciclo.8

Los genes que participan de la carcinogénesis resultan de la transformación de los genes normalmente implicados en el control del ciclo celular, la reparación de daños en el ADN y la adherencia entre células vecinas. Para que la célula se transforme en neoplásica se requieren, al menos, 2 mutaciones: una en un gen supresor de tumores y otra en un protooncogén, que dé lugar, entonces, a un oncogén.

Observa el siguiente dibujo en él están representadas las diferentes etapas del ciclo celular, lee con atención. 

1.2.2. Mitosis

La mitosis es un proceso de división celular en la que las dos células resultantes obtienen exactamente la misma información genética de la célula progenitora.

1.2.2.1. Fases de la mitosis



1.2.2.2. Cromosomas

Los cromosomas son los portadores de la mayor parte del material genético y condicionan la organización de la vida y las características hereditarias de cada especie. Los experimentos de Mendel pusieron de manifiesto que muchos de los caracteres del guisante dependen de dos factores, después llamados genes, de los que cada individuo recibe un ejemplar procedente del padre y otro de la madre.

Más o menos en la época en la que Mendel llevaba a cabo sus experimentos, se consiguió ver los cromosomas al microscopio mediante tinciones especiales, descubriéndose una serie de propiedades:

Todos los individuos de una misma especie tienen el mismo número de cromosomas

• Los cromosomas se duplican durante la división celular y, una vez completada, recuperan el estado original.

• Los cromosomas de una célula difieren en tamaño y forma, y de cada tipo se encuentran dos ej emplares, de modo que el número de cromosomas es de 2N (esta propiedad se denomina diploidía)

• Durante la formación de células sexuales (meiosis) el número de cromosomas baja a N. La fertilización del óvulo por el espermatozoide, restaura el número de cromosomas a 2N, de los cuales N proceden del padre y N de la madre

• Además de los cromosomas usuales que forman parejas, existen los cromosomas X e Y que condicionan el sexo. El cromosoma X está presente en dos copias en las hembras, mientras que los varones tienen un cromosoma X y un cromosoma Y. La asignación del sexo a un solo par de cromosomas explica la proporción aproximadamente igual de varones y hembras.

• Los cromosomas se observan mejor al microscopio durante la metafase, cuando el DNA se ha duplicado y la cromatina está muy condensada, formando las cromátidas (las dos hembras de DNA todavía unidas por un solo centrómero). A partir de las fotografías obtenidas en esta fase, se crea el cariotipo, agrupando los cromosomas por parejas

En la especie humana, el número de cromosomas es de 23 pares. Los 22 primeros son parejas de los cromosomas 1, 2, .. , y 22 (se denominan autosomas) mientras que la pareja 23 es XY para los varones y XX para las hembras. Los cromosomas difieren en cuanto a forma y tamaño dependiendo del número de pares de bases que contengan. Los cromosomas X e Y reciben el nombre de cromosomas sexuales o heterocromosomas.

Durante la metafase, las dos hembras del DNA ya duplicado se encuentran unidas por el centrómero y el cinetocoro. El centrómero está constituido por DNA, mientras que el cinetocoro es una proteína. Según la posición del centrómero, los cromosomas reciben el nombre de metacéntrico, submetacéntrico, acrocéntrico o telocéntrico. En el cariotipo humano los pares de cromosomas 13, 14, 15, 21, 22 son acrocéntricos y el cromosoma Y es sub-telocéntrico.

El centrómero divide el cromosoma en dos brazos: un brazo corto (brazo q) y un brazo largo (brazo p). Por convención, en los diagramas, el brazo q se coloca en la parte superior.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

similar:

Unidad I. Reproducción y Herencia iconLa Unidad de Reproducción Humana de la Fundación Jiménez Díaz logra...

Unidad I. Reproducción y Herencia iconReproducción, herencia y sexo

Unidad I. Reproducción y Herencia iconV. Unidad. Herencia Cuantitativa

Unidad I. Reproducción y Herencia iconUnidad 1: Genética y reproducción celular

Unidad I. Reproducción y Herencia iconIV. Unidad. El ambiente y la herencia mendeliana

Unidad I. Reproducción y Herencia iconCompetencia: Analiza los procesos de digestión, respiración, reproducción...

Unidad I. Reproducción y Herencia iconIii. Unidad. Variaciones de la Herencia Mendeliana

Unidad I. Reproducción y Herencia iconIii. Unidad. Variaciones de la Herencia Mendeliana

Unidad I. Reproducción y Herencia iconUnidad B. 4: El desarrollo y la reproducción de los humanos

Unidad I. Reproducción y Herencia iconIii. Unidad. Variaciones de la Herencia Mendeliana




Todos los derechos reservados. Copyright © 2015
contactos
b.se-todo.com