01 Biologia Elec Modelo Y Replicación De Adn_2016_pro.pdf

Nº

Biología

GUÍA PRÁCTICA Modelo y replicación del ADN. Ingeniería genética

Ejercicios PSU

2.

¿Cuál(es) de las siguientes parejas de conceptos es correcta? I) II) III)

Pares de bases complementarias = adenina y citosina. Bases nitrogenadas = adenina, timina, citosina y guanina. Cromosoma eucariótico = ADN y proteínas.

A) B) C)

Solo I. Solo II. Solo III.

D) E)

Programa Electivo Ciencias Básicas

1.

Solo I y II. Solo II y III.

El siguiente esquema muestra un segmento de la molécula de ADN: 5´

3´ 1

P

P P

3

P P

2

P P P P P

3´

5´

¿Qué estructuras representan los números 1, 2 y 3, respectivamente?

GUICEL001BL11-A16V1

1 A) B) C) D) E)

Timina Guanina Adenina Citosina Guanina

2 Guanina Citosina Guanina Timina Adenina

3 Desoxirribosa Base nitrogenada Pentosa Desoxirribosa Pentosa

Cpech

1

Ciencias Básicas Electivo Biología 3.

La siguiente tabla muestra los resultados del análisis de los porcentajes de bases nitrogenadas en el material genético de tres especies diferentes: Especie Ratón Escherichia coli Bovino

Adenina 27,3 24,3 27,7

Guanina 22,7 25,7 22,3

Citocina 22,8 25,4 22,5

De la información de la tabla, es correcto concluir que

2

I) II) III)

en cada organismo la proporción de adenina es similar a la de timina. las proporciones de A+T y G+C difieren entre los organismos estudiados. la proporción de bases púricas es igual a la proporción de bases pirimídicas.

A) B) C)

Solo I Solo II Solo I y II

Cpech

D) E)

Solo I y III I, II y III

Timina 27,2 24,6 27,5

GUIA PRÁCTICA 4.

Uno de los experimentos que permitió descubrir el ADN como la molécula hereditaria fue el realizado por Avery, McLeod y McCarty, en el que trataron de identificar el factor transformador de un experimento anterior realizado por Griffith. Los pasos del experimento realizado por estos tres científicos se muestra en la siguiente figura: Bacterias Tipo S (virulentas) Muerte por calor Aislamiento de distintas fracciones purificadas Polisacáridos

Lípidos

ARN

Proteínas

ADN

Tratamiento con distintas fracciones de S

Bacterias Tipo R vivas (no virulentas)

Tipo R

Tipo R

Tipo R

Tipo R

Tipo S

En relación al experimento de Avery, McLeod y McCarty, es correcto concluir que I) II)

5.

III)

el factor que transformó a las cepas no virulentas en virulentas fue el ADN. las bacterias tipo R, al ser inyectadas en un ratón vivo le provocarían la muerte en un par de horas. una bacteria puede adquirir nuevos rasgos al incorporar un ADN bacteriano exógeno.

A) B) C)

Solo I Solo III Solo I y II

D) E)

Solo I y III I, II y III

La replicación del ADN se define como semiconservativa, lo que significa que A) B) C) D) E)

cuando el ADN se replica, las hebras contienen solo ADN nuevo. cuando el ADN se replica, el resultado es una mezcla desigual de ADN nuevo y original. cada doble hebra nueva de ADN contiene la mitad del ADN nuevo y la otra mitad original. cada nueva cadena de ADN conserva completamente la información de la cadena original. cada molécula de ADN nueva contiene la mitad de la información de la cadena original.

Cpech

3

Ciencias Básicas Electivo Biología 6.

7.

En eucariontes, ¿qué cambio(s) debe(n) ocurrir para que el ADN se pueda replicar? I) II) III)

La doble hebra se debe desenrollar. Se deben romper los puentes de hidrógeno. Se debe romper la unión entre ADN e histonas de forma transitoria.

A) B) C)

Solo I Solo II Solo III

Solo I y II I, II y III

Si se comparan moléculas de ADN de igual longitud, ¿en cuál de las siguientes situaciones se debe aplicar una mayor cantidad de energía para separar sus dos hebras? A) B) C) D) E)

8.

D) E)

75% pares de bases A 50% pares de bases A 25% pares de bases A 80% pares de bases A 60% pares de bases A

T y 25% pares de bases G T y 50% pares de bases G T y 75% pares de bases G T y 20% pares de bases G T y 40% pares de bases G

C. C. C. C. C.

A partir de la siguiente secuencia de ADN molde: 5’GTGCATTCCA3’ ¿Cuál es el orden correcto en que se sintetiza la hebra complementaria? A) B) C)

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3’TGGAATGCAC5’ 5’CACGTAAGGT3’ 3’ACCTTACGTG5’

D) E)

5’TGGAATGCAC3’ 3’CACGTAAGGT5’

GUIA PRÁCTICA 9.

Un grupo de científicos ha desarrollado un tomate genéticamente modificado de un llamativo color morado, el cual estará disponible para su venta a partir del 2017. La siguiente tabla muestra las diferencias entre el tomate morado y su tipo doméstico: Características Vida útil Contaminación por moho Resistencia Antioxidantes Vitamina C *

Tomate doméstico 21 días Más propenso Menor Menor contenido 20%

Tomate morado 48 días Menos propenso Mayor Mayor contenido 45%

* Porcentaje en relación a la dosis diaria recomendada, por 100g de tomates.

¿Qué ventaja(s) tiene el tomate morado por sobre el tomate doméstico? I) II) III) A) B) C)

Mayor beneficio a la salud, por el mayor contenido de antioxidantes que podrían prevenir diferentes tipos de cáncer. Una vida útil menor pero con una gran resistencia a plagas y condiciones ambientales extremas. Gran cantidad de vitamina C, que ayuda a cumplir con los requerimientos diarios de un adulto sano. Solo I Solo II Solo III

D) E)

Solo I y III I, II y III

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Ciencias Básicas Electivo Biología Los siguientes gráficos muestran los resultados obtenidos en un tratamiento biológico aplicado a un sitio contaminado con residuos mineros de metales pesados. En este estudio se utilizaron dos grupos de bacterias, siendo el grupo 1 bacterias no modificadas genéticamente y el grupo 2 bacterias modificadas genéticamente: Grupo 1

Contenido de metales (mg/l)

Contenido de metales (mg/l)

10.

20 15 10 5 0

Al

Mn

Zn

Metales pesados

Grupo 2 20 15 10 5 0

Al

Mn

Zn

Metales pesados Antes del tratamiento Después del tratamiento

En relación a los resultados de la investigación, es correcto concluir que I) II)

6

III)

la biotecnología se puede utilizar para solucionar problemas de contaminación ambiental. todas las bacterias son capaces de degradar contaminantes difíciles de eliminar del medio ambiente. el grupo de bacterias número 2 puede ser utilizado para el tratamiento de relaves mineros.

A) B) C)

Solo I Solo II Solo III

Cpech

D) E)

Solo I y II Solo I y III

GUIA PRÁCTICA

Tabla de corrección

Ítem

Alternativa

Habilidad

1

Comprensión

2

ASE

3

ASE

4

ASE

5

Reconocimiento

6

Comprensión

7

Aplicación

8

Aplicación

9

ASE

10

ASE

Cpech

7

Ciencias Básicas Electivo Biología

Resumen de contenidos 1. Modelo y características del ADN La información genética de los seres vivos está codificada en una estructura química denominada ácido desoxirribonucleico, cuyo modelo de organización fue propuesto en el año 1953 por los científicos Watson y Crick. Este modelo presenta las siguientes características: Característica de la molécula Dos hebras antiparalelas complementarias. de ADN Bases nitrogenadas de ADN Pirimidinas (1 anillo): Timina, Citosina. Purinas (2 anillos): Adenina, Guanina. Complementariedad entre Adenina se une a través de dos puentes de hidrógeno con Timina. las bases nitrogenadas Citosina se une a través de tres puentes de hidrógeno con Guanina. Pentosa de ADN Desoxirribosa (en el carbono 2 solo hidrógeno). Sitios de unión entre la Base nitrogenada con pentosa: carbono 1. pentosa, la base nitrogenada Pentosa con fosfato: carbono 5. y el fosfato Uniones dentro de la hebra Enlace fosfodiester: es un enlace covalente que se forma entre el carbono 3 de la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato ubicado en el carbono 5 de la pentosa del nucleótido siguiente. Uniones entre hebras Puentes de hidrógeno (enlaces débiles). Dirección de las hebras De 5’ a 3’ y la hebra contraria de 3’ a 5’. Los bloques del ADN Fosfato

Cadena de ADN

Azúcar 5’

G

+

G

Base

3’ G

C

Nucleótido

Nucleósido

Cadena doble de ADN 3’

Doble hélice de ADN 5’ 3’

5’ G

C

T

A

A

T

A

T

C

G

G

C

C

G

T

G

5’

3’ Enlaces de hidrógeno entre pares de bases

Figura 1. ADN

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Cpech

A A A

Cadena de fosfato y azúcar

G

C

C

G

C

G A

A

T

C

T

C

G C A

T

A

A 5’

G T 3’

GUIA PRÁCTICA 2. Replicación del ADN Cada vez que las células se reproducen, ya sea en organismos procariontes o eucariontes, el ADN debe duplicarse previamente, lo cual es fundamental para mantener las características de los organismos de la misma especie. En general, la duplicación o replicación es bastante fiel, considerando la gran cantidad de ADN que se copia.

a)

Móleculas paternas

ADN pesado (15N)

b)

Móleculas hijas

ADN híbrido (15N/14N)

c)

Móleculas nietas

ADN liviano (14N) ADN híbrido (15N/14N)

Figura 2. Replicación semiconservativa

Hoy se conoce la replicación del ADN gracias a los trabajos de Messelson y Stahl (1957), que demostraron que la copia es semiconservativa; esto significa que de cada hebra original, se copia una nueva, permitiendo que las enzimas de síntesis (ADN- polimerasas) cometan menos errores.

Cpech

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Ciencias Básicas Electivo Biología 2.1 Proceso de replicación a. Un conjunto de enzimas desarrollan, abren y mantienen separadas las hebras de ADN para dar inicio a la replicación en el lugar que corresponde a la horquilla de replicación. b. La acción de las ARN polimerasas genera un primer o cebador y, a partir de ellos, las ADN polimerasas pueden copiar la hebra madre (recordando que lo realizan en la dirección de 5’ a 3’). c. Hay dos moldes de copia, la hebra adelantada o continua (que corresponde a la copia de 5’ a 3’) y la retardada o discontinua (que corresponde a la copia de 3’ a 5’). d. En la hebra adelantada la acción de la ADN polimerasa, aparte de incluir nucleótidos de ADN, también corrige errores en el lugar de síntesis. En la hebra retrasada, la copia es más compleja por la dirección de la hebra; la ADN polimerasa copia por segmentos, donde cada uno debe iniciarse con un primer o cebador. Estos trozos se denominan fragmentos de Okazaki. e. Para finalizar el proceso, actúa una enzima llamada ligasa, que es capaz de unir los espacios generados entre los fragmentos (en las zonas donde se encontraban los cebadores, los cuales deben ser eliminados posteriormente). ADN primasa ADN polimerasa ADN ligasa Cebador (Pol ) Cadena 3´

3´

retrasada 5´

fragmento de Okazaki

5´

Cadena 3´ adelantada 5´

Topoisomerasa ADN polimerasa (Pol ) Helicasa

Proteínas de Unión a Cadena Simple (SSB)

Figura 3. Replicación del ADN

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GUIA PRÁCTICA 3. Ingeniería genética Consiste en un conjunto de tecnologías para transferir ADN de un organismo a otro y expresar genes en un organismo distinto al de origen. Una forma de lograr este objetivo es mediante el uso de enzimas de restricción, que cortan trozos de ADN (gen) para ser combinados con otros y entregar las características deseadas en el ADN híbrido. Algunos ejemplos se dan en la agricultura donde se utilizan plásmidos de bacterias con ADN recombinante. El ADN contiene genes que se quieren expresar en ciertas plantas, así se corta el gen de interés y se combina con el plásmido. Este a su vez, es transferido a cultivos celulares que replican numerosas veces al gen de interés y las copias posteriormente, son transferidas a las células de las plantas normales. En conclusión, se obtienen plantas transgénicas con la característica deseada. Otro ejemplo se presenta en la producción de insulina donde se utiliza el material extracromosomal de una bacteria, que corresponde a su plásmido, para transportar el gen de la insulina humana. Una vez que está inserto, se introduce en E. coli para que estas bacterias expresen el ADN recombinante que se encuentra en el plásmido, generándose insulina en grandes cantidades. El proceso termina con la extracción y purificación de la hormona, que es la insulina humana que se vende en laboratorios farmacéuticos.

(a)

ADN de otro organismo con el gen de interés

Plásmido de una bacteria Ambos se tratan con enzima de restricción (b)

(c)

Se juntan permitiendo que los extremos complementarios se apareen, y los extremos cortados se unen con ligasa de ADN

Figura 4. Tecnología del ADN recombinante

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