Duplicación y transcripción

	`Autora: Erica Carrizo` `Responsable disciplinar: Silvia Blaustein` `Área disciplinar: Biología` `Temática: Duplicación y transcripción` `Nivel: Secundario, Ciclo básico` `Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar`

Propósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

Los ácidos nucleicos son el Ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). El ADN porta la información genética que comanda la formación de un organismo completo y, junto con el ARN, determinan las bases del funcionamiento celular a través de la expresión de los datos que contienen.

El producto de la expresión de los genes son las proteínas, macromoléculas que podrán tener una función estructural o enzimática. La síntesis de las proteínas a partir de la información genética presente en el ADN, denominada traducción, se encuentra precedida por dos procesos: la duplicación o replicación y la transcripción.

La duplicación es el proceso mediante el cual, a partir de una molécula de ADN, se obtiene otra molécula idéntica. Así, el producto de la duplicación o replicación es una molécula de ADN que posee la misma información genética que la molécula que le dio origen.

Por su parte, la transcripción consiste en la síntesis de una molécula de ARN a partir de la información genética presente en una molécula de ADN. El producto de la replicación es una molécula de ARN.

Los retrovirus resultan un caso excepcional, ya que en ellos ocurre la transcripción inversa al sintetizarse ADN a partir de ARN.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

repasen la estructura molecular del ADN y el ARN;

comprendan las características y diferencias entre los procesos de duplicación y replicación.

Actividad 1

El ADN está formado por varios nucleótidos, por lo que se constituye como un polinucleótido. Los nucleótidos son moléculas orgánicas compuestas a su vez por una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La información genética presente en el ADN posibilita la síntesis del ARN, que también es un polinucleótido y, al igual que el ADN, sus nucleótidos se hallan compuestos por una base nitrogenada, un azúcar (la ribosa) y un grupo fosfato.

Algunas de las diferencias más notables entre estos dos polinucleótidos son las bases nitrogenadas que los integran y su estructura molecular.

1. Utilicen estos enlaces (ADN I, ADN II, ARN I) o la bibliografía recomendada al final de la secuencia de actividades para completar el siguiente cuadro comparativo. Para eso, trasladen la tabla a una planilla de cálculo y grafiquen la presencia o ausencia de las características estructurales a modo de obtener un mapa visual de ellas.

Tipo de ácido nucleico	ADN		ARN
Característica estructural	Sí	No	Sí	No
Molécula conformada por dos cadenas de polinucleótidos
Molécula conformada por una cadena de polinucleótidos
Contiene desoxirribosa
Contiene ribosa
Contiene timina, adenina, guanina y citosina
Existen subtipos o variedades del ácido nucleico
Sus cadenas se encuentran unidas por enlaces de puente de hidrógeno
Contiene adenina, citosina, guanina y uracilo
Su estructura molecular fue descubierta por Watson y Crick

Actividad 2

Utilicen los enlaces de interés que están al final de la secuencia de actividades y expliquen brevemente cada uno de los siguientes conceptos clave en el proceso de duplicación: cadena molde, horquilla de replicación, cebador, origen de replicación, enzimas intervinientes en la duplicación, cadena adelantada, cadena retrasada, fragmentos de Okazaki.
Sobre la base del video que se presenta a continuación y con la ayuda de la bibliografía de referencia y la información que busquen en internet, respondan las siguientes preguntas:

    a) Video sobre el proceso de duplicación del ADN: La replicación del ADN
    b) ¿Cuáles son las enzimas que participan en el proceso de duplicación del ADN? ¿Qué función cumple cada una?
    c) ¿En qué lugar de la célula ocurre el proceso de duplicación? ¿Cuál es su producto?
    d) ¿Cuál es la causa de la mutación ocurrida en la duplicación que muestra el video? ¿Cuál es la definición de mutación? ¿Todas las mutaciones se originan de esta manera?

3. Basándose en lo trabajado en las actividades 1 y 2, redacten en el procesador de textos de sus equipos portátiles un ensayo (de no más de una página) que describa y explique el proceso de duplicación.

El texto debe incorporar los siguientes conceptos clave: duplicación, replicación, doble cadena, horquilla de replicación, enzimas participantes (polimerasas, ligasas, helicasas), nucleótidos, núcleo celular, mutaciones, origen de replicación, cadena adelantada, cadena retrasada, fragmentos de Okazaki.

4. Coloquen el texto en una carpeta compartida con el resto de sus compañeros y lean otros de los ensayos. Comparen los textos y rescaten similitudes y diferencias.

Actividad 3

1. Lean el texto «La transcripción: del ADN al ARN» y luego respondan las preguntas.

La transcripción: del ADN al ARN La transcripción es el proceso de síntesis de ARN a partir de ADN. Sigue el mismo principio de apareamiento de bases que la replicación del ADN, pero se reemplaza la timina por el uracilo. En cada transcripción, sólo una de las cadenas del ADN se transcribe. La ARN polimerasa cataliza la adición de ribonucleótidos al extremo 3’ de la cadena de ARN, de modo que esta última es antiparalela a la cadena molde de ADN. En la región del promotor, punto de unión de la enzima ARN polimerasa, la doble hélice de ADN se abre y, a medida que la ARN polimerasa avanza a lo largo de la molécula de ADN, se separan las dos cadenas. Los ribonucleótidos, que constituyen los bloques estructurales, se ensamblan en la dirección 5’ a 3’ a medida que la enzima lee la cadena molde de ADN. Nótese que la cadena de ARN recién sintetizada es complementaria, no idéntica, a la cadena molde a partir de la cual se transcribe; su secuencia, sin embargo, es idéntica a la cadena codificante de ADN (no transcrita), excepto por un detalle: en el ARN, la timina (T) se reemplaza por uracilo (U). Luego el ARN recién sintetizado se separa de la cadena molde de ADN. La ARN polimerasa no necesita un cebador para iniciar la síntesis. Se une al ADN en una secuencia específica, el promotor, que define el punto de inicio de la transcripción y su dirección. En los procariontes, el proceso de transcripción continúa hasta que la polimerasa encuentra una secuencia que constituye la señal de terminación. En los eucariontes, el proceso termina cuando el ARN es cortado en una secuencia específica. Al finalizar la transcripción, la ARN polimerasa se detiene y libera la cadena molde de ADN y el ARNm (ARN mensajero) sintetizado.

Fuente: H. Curtis, S. N. Barnes, A. Schnek, A. Massarini (2008). Curtis Biología. Buenos Aires, Editorial Panamericana.

a) ¿Qué es la ARN polimerasa y qué función cumple en el proceso de transcripción?
b) ¿Por qué la cadena de ARN producto del proceso de transcripción no es idéntica a ninguna de las cadenas de ADN que constituyen el molde a partir del cual se desarrolla el proceso? ¿Qué relación tiene esto con las bases nitrogenadas que constituyen el ADN y el ARN?
c) ¿Sería posible decir que los procesos de duplicación y replicación son análogos? ¿Por qué?
d) ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias que observaste entre los procesos de duplicación y replicación?

2. Busquen en la bibliografía de referencia y en internet los diferentes tipos de ARN (ARN mensajero, ARN ribosomal, ARN de transferencia y ARN mitocondrial). Con esa información, realicen un dibujo virtual (mediante un programa como el Paint o similar de sus equipos portátiles) de cada una de esas estructuras y compárenlas entre sí mediante textos señalizadores.

3. Busquen en la bibliografía de referencia y en internet en qué consiste el «dogma central de la biología» y la transcripción inversa.
    a) ¿Por qué los retrovirus vienen a «romper» con el dogma central?
    b) ¿Por qué se sigue denominando dogma si no se cumple en todos los casos?
    c) Conversen sobre las respuestas a las preguntas anteriores con sus compañeros.

4. Sobre la base de lo trabajado en las actividades 1, 2 y 3 impriman el siguiente acróstico y completen las palabras según las referencias.

Importante: el orden de las referencias no se corresponde con el orden de aparición de las palabras a completar.

_ _ T_ _ _

R _ _ _ _ _

A _ _

_ _ N _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ S _ _ _ _ _

C _ _ _ _

R_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ I _ _ _

P _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ C _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ O

_ _ _ _ _ _ N _ _ _ _ _

Referencias

1. Enzima que sintetiza ADN a partir de ARN.

2. Científico que en 1957 definió «el dogma central de la biología».

3. Enzima que sintetiza ARN a partir de ADN.

4. Variedad de ARN que lleva la información del ADN a los ribosomas.

5. Secuencia de ADN donde se inicia el proceso de transcripción.

6. Base nitrogenada que se encuentra en el ARN pero no en el ADN.

7. Variedad de ARN cuyo nombre deriva de la organela en la que se encuentra.

8. Nucleótidos que son adicionados por la ARN polimerasa durante la transcripción.

9. Tipo de virus donde tiene lugar la transcripción inversa.

10. Lugar de la célula donde ocurre el proceso de transcripción.

11. Azúcar del ARN.

12. Secuencia de ADN que es transcripta pero luego eliminada del ARN mediante un proceso que se conoce como corte y empalme o splicing.

13. Molécula en la que se origina el flujo de información genética según el dogma central.

Actividad de cierre

1. Formen grupos de cuatro compañeros y armen, con los materiales disponibles (pelotitas de telgopor, escarbadientes, plastilina, hilo y otros), la estructura molecular del ADN y el ARN.

a) A partir de los modelos armados, representen los procesos de duplicación y transcripción en etapas y fílmenlos con una cámara web. Pueden utilizar la técnica de stop-motion, para lo que deberán editar el video (ejemplo de stop-motion).

Enlaces de interés y utilidad para el trabajo

Replicación del ADN

Biología molecular: duplicación del ADN

La replicación del ADN

La transcripción y la traducción

Bibliografía recomendada

H. Curtis, S. N. Barnes, A. Schnek, A. Massarini (2008). Curtis Biología. Buenos Aires, Editorial Panamericana.

H. Suárez y A. M. Espinoza (2002). Biología I: La célula: unidad de los seres vivos. Buenos Aires, Longseller.