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Ácidos nucleicos: ADN y ARN

Esta secuencia propone comprender el origen, la estructura y las funciones del ADN y del ARN.


ADN y ARN

Autora: Erica Carrizo
Responsable disciplinar: Silvia Blaustein
Área disciplinar: Biología
Temática: Ácidos nucleicos: ADN y ARN
Nivel: Secundario, ciclo orientado
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 la información que contienen.

Actualmente no se sabe con certeza cuál es la macromolécula más antigua, si el ADN, el ARN o las proteínas que constituyen el producto de expresión de estos. De hecho, uno de los mayores desafíos es dilucidar la historia posible de cómo el ADN, el ARN y las proteínas aparecieron y se vincularon entre sí.

Tanto el ADN como el ARN son moléculas orgánicas (las moléculas orgánicas poseen en su estructura C y por lo menos un átomo de H). En las células procariotas, el ADN se encuentra en una región denominada nucleoide y en las células eucariotas, en el interior del núcleo celular.

La posición del ARN en la célula depende de la variedad de la que se trate, así hay tres tipos de ARN: mensajero, de transferencia y ribosomal.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:
  • comprendan el origen, la estructura y las funciones del ADN y ARN;
  • realicen la extracción de una molécula de ADN en levaduras.

Actividad 1

El ADN se encuentra constituido por nucleótidos, que son moléculas orgánicas compuestas a su vez por una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La información genética en el ADN posibilita la síntesis del ARN y este, a su vez, la síntesis de proteínas, que se constituyen como los productos de expresión de la información genética. Estas proteínas pueden tener una función estructural o enzimática. Si tienen una función estructural, formarán parte de alguna de las estructuras de la célula, como la membrana plasmática, la envoltura nuclear, las mitocondrias, etc. Ahora bien, si poseen una función enzimática, las proteínas habrán de catalizar reacciones químicas específicas en las células.

a. Investiguen la estructura del ADN y respondan el siguiente cuestionario a partir de una búsqueda en la web y en el material bibliográfico de referencia.
  1. ¿Qué es un nucleótido? ¿Cuáles son sus componentes?
  2. ¿Cuáles son los nucleótidos que forman parte del ADN?
  3. ¿Qué es un polímero? ¿El ADN es un polímero? ¿Por qué?
b. Sobre la base del siguiente esquema de las bases nitrogenadas que conforman el ADN, especifiquen brevemente cuáles son las diferencias en sus estructuras químicas.
bases nitrogenadas que conforman el ADN


c. Realicen una búsqueda en la web y en el material bibliográfico de referencia sobre la función del ADN. Completen un mapa conceptual como el siguiente utilizando los siguientes conectores: es, duplicación, transcripción, traducción, formado, contiene, síntesis.
mapa conceptual ADN


Estructura molecular del ADN

A comienzos de la década de 1950, el biólogo estadounidense James Watson y el físico inglés Francis H. Crick comenzaron a estudiar el problema de la estructura molecular del ADN. A partir de los resultados de estudios anteriores, estos investigadores se abocaron a construir un modelo de la molécula de ADN que concordara con los datos previamente conocidos y explicara su papel biológico. Para ensayar dónde podía encajar cada pieza en el rompecabezas tridimensional, armaron modelos de las moléculas con alambre y hojalata. Sin bien había muchos investigadores interesados en descubrir la estructura molecular del ADN, Watson y Crick fueron los primeros en lograrlo. En 1962, recibieron el Premio Nobel por sus descubrimientos sobre la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia en la transferencia de información en la materia viva.

d. A partir de la lectura del texto «Rosalind Franklin y la estructura del ADN», respondan las siguientes preguntas:

  1. ¿Cómo influyó el trabajo de Rosalind Franklin en el descubrimiento de la estructura molecular del ADN? ¿Cuáles fueron sus aportes?
  2. ¿A qué atribuyen el hecho de que Rosalind Franklin no haya sido reconocida como una investigadora clave en el descubrimiento de la estructura molecular del ADN? ¿Consideran que la condición de género influye en la actividad científica? Discutan sobre este tema en clase.

Actividad 2

El ácido ribonucleico o ARN se sintetiza a partir de la información genética presente en el ADN. Al igual que este, se trata de un polímero formado por nucleótidos que se diferencian de los que constituyen el ADN por una base nitrogenada. Existen tres tipos de ARN: uno lleva la información genética que determina los aminoácidos que formarán la proteína a sintetizar y los otros dos forman parte de la maquinaria a utilizarse en la síntesis proteica.

a. Realicen una investigación a partir del material sugerido en la bibliografía y la webgrafía de referencia para responder las siguientes preguntas:
  1. ¿Cuál es la estructura del ARN? ¿Qué bases nitrogenadas y azúcares lo conforman? ¿Es de cadena doble o simple?
  2. ¿Cuáles son los diferentes tipos de ARN que existen? ¿Qué función cumplen?
  3. ¿Qué es la transcriptasa inversa? ¿En qué proceso participa?
  4. ¿Cuál es el producto del proceso de duplicación y cuál el de transcripción?
b. Sobre la base de lo trabajado respecto de la estructura del ADN y las respuestas de la actividad anterior, copien estas columnas en el procesador de textos e imprímanlas para luego unirlas con flechas según corresponda.

1. El ADN está conformado por                                                     el flujo de información es ADN-ARN-proteína.

2. La transcriptasa inversa                                                            sintetiza ADN a partir de ADN.

3. ARNm, ARNt y ARNr nucleicos                                                 son los azúcares de los ácidos.

4. Transcripción citosina                                                               adenina, guanina, uracilo, citosina.

5. Ribosa y desoxirribosa                                                             adenina, guanina, timina, citosina.

6. Duplicación                                                                              variedades de ARN.

7. El ARN está conformado por                                                     sintetiza ARN a partir de ADN.

8. «Dogma central»                                                                      interviene en la síntesis de ADN a partir de ARN.

Actividad 3

a. Sobre la base de lo trabajado con relación a la estructura y la función de los ácidos nucleicos, respondan si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Justifiquen las respuestas utilizando el procesador de textos de sus equipos portátiles.

La única diferencia en la estructura del ADN y ARN radica en las bases nitrogenadas que los componen.
  1. El ADN no puede sintetizarse a partir de la información presente en el ARN sino a la inversa.
  2. El ARN mitocondrial porta la misma información que el ARN mensajero.
  3. Los codones son los elementos que constituyen la estructura de las proteínas.
  4. Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) están conformados por cadenas dobles.
  5. La traducción es la conversión de la secuencia de nucleótidos del ARN en la secuencia de aminoácidos de una proteína.

Actividad de cierre: extracción de ADN de levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae)

Realicen la siguiente experiencia en el laboratorio.

Materiales: 80 g de levadura de panadería, vaso de precipitados, agua varilla de vidrio o cucharita, sal, jugo de medio limón, embudo de vidrio, papel de filtro, tela delgada, cuchara de metal, alcohol, detergente, aguja de disección, microscopio óptico.

Procedimiento
  1. Coloquen 80 g de levadura de panadería en un vaso de precipitados y agreguen 150 ml de agua fría. Mezclen con la ayuda de una varilla de vidrio o cucharita hasta disolver la levadura.
  2. Agreguen a la mezcla 1/3 de cucharadita de sal y 3 chorros de jugo de limón (para esto, previamente se debe cortar un limón en 2 y exprimir una de las mitades sobre el vaso de precipitados. El jugo no debe tener pulpa ni semillas). Mezclen bien.
  3. Filtren el preparado utilizando un embudo de vidrio cubierto con un papel de filtro y una tela delgada.
  4. Recojan los restos presentes en la tela con la ayuda de una cuchara de metal y colóquenlos en un vaso de precipitados. Desechen el filtrado.
  5. Agreguen al vaso de precipitados 150 ml de agua fría, 1/3 cucharadita de sal, 3 cucharaditas de alcohol y 2 gotas de detergente. Mezclen bien durante 20 minutos.
  6. Agreguen a la mezcla 3 cucharaditas de sal y mezclen durante 10 minutos más.
  7. Dejen reposar la mezcla 24 hs.: se observará un precipitado de levaduras. Deséchenlo y guarden el líquido. Diluyan el líquido con 3 veces su volumen en alcohol. Se observará un precipitado de levaduras donde encontrarán una maraña de fibras de ADN de color transparente. Extráiganla con una aguja de disección.
  8. Coloquen la maraña de fibras de ADN en un portaobjeto y observen al microscopio óptico. Intenten separar las fibras con la ayuda de una aguja de disección para facilitar su observación.

Enlaces de interés y utilidad para el trabajo

Estructura del nucleótido

Ácidos Nucleicos


El ADN. Proyecto biosfera

Bibliografía sugerida

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

D. Aljanati, E. Wolovelsky (1995). La vida en la Tierra. Biología I. Buenos Aires: Ediciones Colihue.

D. Aljanati, E. Wolovelsky, C. Tambussi (2004). Los caminos de la evolución. Biología II. Buenos Aires: Ediciones Colihue.

D. Aljanati, E. Wolovelsky, C. Tambussi (2005). Los códigos de la vida. Biología III. Buenos Aires: Ediciones Colihue.

Ficha

Publicado: 01 de diciembre de 2014

Última modificación: 14 de enero de 2015

Audiencia

Docentes

Área / disciplina

Biología

Ciencias Naturales

Nivel

Secundario

Categoría

Actividades

Modalidad

Todas

Formato

Texto

Etiquetas

ácido desoxirribonucleico (ADN)

ácido ribonucleico (ARN)

información genética

molécula

ácido nucleico

célula

Autor/es

Erica Carrizo

Licencia

Creative Commons: Atribución – No Comercial – Compartir Igual (by-nc-sa)


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