LAS BASES DE LA HERENCIA

4ºESO. Colegio Mª Inmaculada. Zafra.

OBJETIVOS DIDÁCTICOS

• 1. Diferenciar los dos tipos de ácidos nucleicos y explicar la síntesis de proteínas.

• 2. Comprender el significado biológico del código genético y describir la replicación del ADN.

• 3. Conocer cómo se transmite la información genética.

• 4. Explicar la mitosis y la citocinesis.• 5. Comprender el mecanismo de la meiosis.• 6. Describir los ciclos de vida de los seres

vivos.

EL ADN Y LA INFORMACIÓN GENÉTICA

• Los ÁCIDOS NUCLÉICOS son moléculas formadas por largas cadenas de C, H, O, N y P.

• Se forman por la unión de otras unidades más pequeñas denominadas NUCLEÓTIDOS:

BASE NITROGENADA: Hay 5 diferentes; Adenina (A), Timina (T), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U).

PENTOSA: Azúcar de 5 átomos de carbono, intervienen 2 diferentes; Ribosa o Desoxirribosa.

GRUPO FOSFATO: una variante del Ácido fosfórico (H3PO4 ).

 

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS• ARN (ÁCIDO RIBONUCLÉICO):

presente en el citoplasma y en el núcleo celular, como azúcar contiene ribosa y presenta las bases nitrogenadas (A, C, G y U).

• ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO): sólo presente en el núcleo celular en forma de largas cadenas de cromatina, que cuando la célula se divide se condensa y forma los cromosomas. Contiene la información genética de la célula haciendo posible su control y el desarrollo del individuo. Como azúcar presenta desoxirribosa y como bases nitrogenadas (A, C, G y T).

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOSADN ARN

CADENAS DOBLES, COMPLEMENTARIAS Y ANTIPARALELAS.

CADENAS LINEALES, SÓLO COMPLEMENTARIEDAD EN ALGUNOS BUCLES.

Doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas).

La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas

ACTIVIDADES 1

• ACTIVIDADES 1, 2 y 3 página 31.

• ACTIVIDADES 1 Y 2 PÁGINA 31 “Estructura de ARN/ADN”.

EL ADN CONTROLA LA INFORMACIÓN GENÉTICA

SINTESIS DE PROTEINAS

+

+

RIBOSOMAS

ARNm (mensajero)aminoácidos ARNt

Proteína

SINTESIS DE PROTEINAS

• TRANSCRIPCIÓN:

• TRADUCCIÓN:

+

+

ARNmRIBOSOMA

ARNt AMINOÁCIDO

PROTEÍNA

T A C G A A C C G T T G C A C A T C

A U G C U U G G C A A C G U G

ARNpolimerasa

TRANSCRIPCIÓN

ADN

ARNm

1er aminoácido

ARNtAnticodón

Codón

ARNm

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

U A C

5’ 3’

U G C U U A C G A U A G

TRADUCCIÓN

Met

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A AU A C

5’3’

Gln

G U UU G C U U A C G A U A G

TRADUCCIÓN

Subunidad mayor del ribosoma

ARNmAAAAAAAAAAA

P A

A U G C A AU A C

5’

Gln-Met

G U UU G C U U A C G A U A G

3’

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U A C

Gln-Met

G U UU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’ 3’

Gln-Met

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

Gln-Met

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

G U U

A C G

Cys-Gln-Met(i)

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

A A U

Leu-Cys-Gln-Met

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A A U

Leu-Cys-Gln-Met

G C U

Arg

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A A U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

TRADUCCIÓN

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

5’

U G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A A U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

TRADUCCIÓN

EL CÓDIGO GENÉTICO

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

TRADUCCIÓN

TRASCRIPCIÓN

EL CÓDIGO GENÉTICO

• Las proteínas están formadas por 20 aminoácidos distintos.

• Pero los ácidos nucleicos sólo contienen 4 tipos de bases (A, G, C y T/U).

• Estos 4 nucleótidos conforman un código para con los aminoácidos, teniendo en cuenta que las bases en el ADN o ARN se leen de 3 en 3 (codones o tripletes), entonces 43 = 64 aminoácidos posibles.

1. ¿EXISTEN MÁS AMINOÁCIDOS QUÉ DESCONOZCAMOS?

2. ¿LOS AMINOÁCIDOS ESTÁN CODIFICADOS POR MÁS DE UN TRIPLETE?

EL CÓDIGO GENÉTICO

Ej) El aminoácido GLICINA (Gly) está codificado por 4 tripletes distintos [GGT/GGC/GGA/GGG].

Ej) El aminoácido METIONINA (Met) está codificado por tan solo un triplete [ATG].

Se dice entonces, que el CÓDIGO GENÉTICO está DEGENERADO

Hay tripletes que indican el comienzo de la traducción (Codones de iniciación) y los que señalan el fin de la misma (Codones de finalización, STOP o End)

EL CÓDIGO GENÉTICO

ACTIVIDADES 2

1. Actividades 1 y 2 “Aprende a trabajar en ciencias” página 33.

2. Dada la siguiente secuencia de ADN:5'-ATCCCTAGTATTATG-3'

Escribe la cadena complementaria. Escribe el ARNm correspondiente de

la cadena complementaria. Escribe la cadena polipeptídica que

se origina. ¿De cuántos aminoácidos dispone?

¿CÓMO SE TRANSMITE LA INFORMACIÓN GENÉTICA? (I)

• El ADN contiene toda la información necesaria de una especie y de un individuo, además de controlar todas las funciones celulares. Por este motivo es importante que el ADN se transfiera de forma exacta de una célula a otra y de un ser vivo a sus descendientes.

• Durante la reproducción celular el ADN se duplica, en la denominada: REPLICACIÓN DEL ADN

Posibles modelos de replicaciónPosibles modelos de replicación

Replicación del DNA Replicación del DNA

SEMICONSERVATIVA

Etapas de la Replicación del ADN Etapas de la Replicación del ADN

1. Desenrollamiento y separación de las dos cadenas de la doble hélice del ADN a modo de cremallera

2. Duplicación independiente de cada una de las cadenas y de modo semiconservativo, de tal manera que a cada nucleótido le corresponda su homólogo.

3. Finalmente obtenemos 2 copias de ADN formadas por una hebra nueva y otra vieja.

APRENDE A TRABAJAR EN CIENCIAS (I)

APRENDE A TRABAJAR EN CIENCIAS (II)

El número de cromosomas varía de unas especies a otras.

Muchas especies tienen su material cromosómico duplicado (DIPLOIDES) [2n]. Ej. Hombre.

Otras especies tienen una sola copia cromosómica (HAPLOIDES) [n]. Ej. Escherichia coli.

Otras tienen un número elevado de repeticiones cromosómicas (POLIPLOIDES) [3n, 4n, 5n,…].

Ej. Plantas.

5001 23

APRENDE A TRABAJAR EN CIENCIAS (II)

CARIOTIPO: forma, tamaño, posición del centrómero y número de cromosomas de una especie. Ej. Hombre.

Cromosomas sexuales

Autosomas

XX XY

ACTIVIDADES 3

1. Actividades 1, 2 y 3 página 34.

2. Actividades 1, 2, 3 y 4 “Aprende a trabajar en ciencias” página 35.

3. Actividad 13 página 46.

¿CÓMO SE TRANSMITE LA INFORMACIÓN GENÉTICA? (II)

• Una vez duplicado el ADN se lleva a cabo la transmisión de la información de 2 formas distintas:

Multiplicación celular: cuando una célula se divide y da lugar a dos células hijas. En organismos pluricelulares se usa para crecer o regenerar un tejido dañado, mientras que en los seres unicelulares se realiza para crear un nuevo individuo.

Reproducción sexual: unión de gametos (haploides) para formar un zigoto (diploide) que dará lugar a un nuevo ser vivo con características de los dos progenitores.

MULTIPLICACIÓN CELULAR

• PROCARIOTAS: primero se replica el ADN circular y posteriormente se divide toda la célula por Fisión binaria, gracias a la formación de un tabique transversal.

División de la célula repartiendo todo el contenido celular: copia cromosomal, mitocondrias, ribosomas, citoplasma, etc, siendo distinta en organismos procariotas y eucariotas.

Crecimiento

Duplicación del ADN

Preparación a la división

División

MULTIPLICACIÓN CELULAR

• EUCARIOTAS: se lleva a cabo siguiendo un proceso cíclico y repetitivo conocido como Ciclo celular.

Mitosis Citocinesis

REPRODUCCIÓN SEXUAL

• Consiste en la unión de dos gametos, uno masculino y otro femenino, para dar lugar a una célula huevo o zigoto que tras numerosas divisiones dará lugar a un nuevo individuo con caracteres de ambos progenitores.

• Para que el material cromosómico no se duplique se lleva a cabo una división especial del material genético conocida como MEIOSIS, que da 4 células hijas con la mitad de los cromosomas. Como veremos en la Meiosis tienen lugar dos divisiones consecutivas denominadas Meiosis I y Meiosis II.

REPRODUCCIÓN SEXUAL (GAMETOGÉNESIS)

• ESPERMATOGÉNESIS: formación de espermatozoides a partir de células germinales.

• OVOGÉNESIS: formación de óvulos a partir de células germinales.

XY

[2n]X

X

Y

Y

[n][2n] [n]

X

X

Y

Y

Meiosis (I) Meiosis (II) Maduración

X

X

X

X

Meiosis (I) Meiosis (II)

[2n]

[2n] [n]

Óvulo

Corpúsculos polares

Esp

ermato

zoid

es

XY

XXXX

XX

XX

XX

YY

ACTIVIDADES 4

1. Actividades 1 y 3 página 37.

MITOSIS

1) PROFASE:

2) METAFASE:

3) ANAFASE:

4) TELOFASE:

Proceso de multiplicación del material genético de un individuo. Fases:

Formación de los cromosomas por condensación de la cromatina. Duplicación de centriolos, migración a los polos celulares y visualización del huso mitótico. Comienza a disolverse la envoltura nuclear.

Desaparece la envoltura nuclear. Los cromosomas se desplazan hacia el ecuador celular gracias a las fibras del huso mitótico.

Separación de cromátidas hermanas por acortamiento de las fibras del huso. Las cromátidas adquieren forma de “V” y cada hermana se desplaza a un polo celular, conformando el cromosoma de cada futura célula hija.

Se vuelve a formar la envoltura nuclear. Desaparecen las fibras del huso mitótico. Los cromosomas se desenrollan y constituyen cromatina.

MITOSIS (PROFASE)

1. Formación de los cromosomas por condensación de la cromatina.2. Duplicación de centriolos.3. Comienza a disolverse la envoltura nuclear.4. Migración a los polos celulares de centrosomas.5. Visualización del huso mitótico.6. Unión de los centrómeros de los cromosomas a las fibras del huso.

S

MITOSIS (METAFASE)

1.Desaparece la envoltura nuclear.2.Los cromosomas se desplazan hacia el

ecuador celular gracias a las fibras del huso mitótico.

MITOSIS (ANAFASE)1. Separación de cromátidas

hermanas por acortamiento de las fibras del huso.

2. Las cromátidas adquieren forma de “V” y cada hermana se desplaza a un polo celular, conformando el cromosoma de cada futura célula hija.

12

MITOSIS (TELOFASE)1. Se vuelve a formar la envoltura

nuclear.

2. Los cromosomas se desenrollan y constituyen cromatina.

3. Desaparecen las fibras del huso mitótico.

3

CITOCINESIS

1) ANIMALES: no tienen pared celular, llevando se a cabo la división del citoplasma mediante un estrangulamiento progresivo de la membrana plasmática en torno a la línea ecuatorial celular, gracias al anillo contráctil donde contribuye el citoesqueleto.

2) VEGETALES: si tienen pared celular (rígida), lo que impide el estrangulamiento de la célula, por lo que tiene que formarse un tabique a nivel ecuatorial (fragmoplasto) que dará lugar a la pared celular de las dos células hijas.

Proceso de división del citoplasma que comienza a visualizarse al término de la Telofase y da como resultado las dos células hijas finales. Este proceso es distinto en células animales y vegetales.

CITOCINESIS

• No es una fase de la mitosis. Es la división del citoplasma en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares. En las células animales se hace por estrangulación, desde fuera hacia adentro, y en las vegetales se hace por crecimiento de la pared celular desde dentro hacia afuera. El resultado final es que la célula madre se ha transformado en dos células hijas idénticas genéticamente.

ACTIVIDADES 5

1. Actividades 1 y 2 página 37.

2. Actividades 1, 2 , 3 y 4 página 39.

3. Actividad 3, 5 y 7 página 45.

4. Actividad 14 página 46.

MEIOSISProceso en el cual se pueden obtener cuatro células hijas con la mitad del número de cronmosomas de la especie, es decir, se ha producido la reducción del material hereditario. Sólo se lleva a cabo en las células que se convertirán en gametos, ya que forma células para la reproducción.

La meiosis garantiza que las cuatro células haploides (n) sean genéticamente diferentes entre sí y respecto de la célula progenitora, gracias a dos sucesos que ocurren durante esta división:

 Recombinación Génica. Durante la primera profase meiótica existe una unión entre cromosomas homólogos a modo de cremallera, lo que conocemos con el nombre de sinápsis, entre ellos se lleva a cabo intercambio de porciones de ADN, lo que físicamente denominamos “entrecruzamiento”, y que da lugar a la recombinación de genes.Separación de los cromosomas al azar. Los cromosomas migran hacia los polos, esta migración es completamente al azar, lo que asegura que todas las células hijas tengan diferente constitución genética o combinación cromosómica, lo que se conoce como permutación cromosómica.

MEIOSISPara conseguir las cuatro células hijas con la mitad de la dotación cromosómica de la especie, se deben de llevar a cabo dos divisiones sucesivas que se conocen con el nombre de MEIOSIS I Y MEIOSIS II.

MEIOSIS I

MEIOSIS II

PROFASE (I)

METAFASE (I)

ANAFASE (I)

TELOFASE (I)

PROFASE (II)

METAFASE (II)

ANAFASE (II)

TELOFASE (II)

MEIOSIS (I)

PROFASE (I):

1. Formación de los cromosomas por condensación de la cromatina.

2. Duplicación de centriolos.

3. Comienza a disolverse la envoltura nuclear.

4. Migración a los polos celulares de centrosomas.

5. Visualización del huso mitótico.

6. Unión de los centrómeros de los cromosomas a las fibras del huso.

Igual que una Profase mitótica normal

RECOMBINACIÓN

MEIOSIS (I)

METAFASE (I):

Igual que una metafase mitótica normal

1. Los cromosomas se desplazan hacia el ecuador celular gracias a las fibras del huso mitótico.

MEIOSIS (I)

ANAFASE (I):

Igual que una anafase mitótica normal

1. Separación de cromosomas homólogos por acortamiento de las fibras del huso.

2. Los cromosomas adquieren forma de “V” y cada homólogo migra a un polo celular, portando fragmentos de ADN de la cromátida no hermana.

12

MEIOSIS (I)

TELOFASE (I):

Igual que una telofase mitótica normal

1. Se vuelve a formar la envoltura nuclear. Los cromosomas se desenrollan y constituyen cromatina. Desaparecen las fibras del huso mitótico.

MEIOSISPara conseguir las cuatro células hijas con la mitad de la dotación cromosómica de la especie, se deben de llevar a cabo dos divisiones sucesivas que se conocen con el nombre de MEIOSIS I Y MEIOSIS II.

MEIOSIS I

MEIOSIS II

PROFASE (I)

METAFASE (I)

ANAFASE (I)

TELOFASE (I)

PROFASE (II)

METAFASE (II)

ANAFASE (II)

TELOFASE (II)

MEIOSIS (II) Es como una mitosis normal que se da simultáneamente en las dos

células hijas tras la meiosis (I). Las cuales solo tienen una copia de cada cromosoma (2n), separándose las cromátidas hermanas y quedando con dotación cromosómica haploide (n).

PROFASE (II): duplicación de centriolos, migración a los polos celulares de centrosomas, visualización del huso mitótico y unión de los centrómeros de los cromosomas a las fibras del huso.

METAFASE (II): los cromosomas se desplazan hacia el ecuador celular gracias a las fibras del huso mitótico.

ANAFASE (II): Separación de las cromátidas hermanas por acortamiento de las fibras del huso.

TELOFASE (II): Se vuelve a formar la envoltura nuclear. Los cromosomas se desenrollan y constituyen cromatina. Desaparecen las fibras del huso mitótico.

CITOCINESIS: división del citoplasma en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares.

ACTIVIDADES 61. Actividad 6, 9 y 11 página 45.2. Actividad 15 página 46.3. Completa la siguiente tabla para una especie que sea 2n=30:

MITOSIS MEIOSIS

Células que la sufren Todas Solo los ………………

Núm. de divisiones celulares

2

Material genético de las células hijas

2n=30

Núm. de células hijas 4

Material durante la profase/profase (I)

30 Cromosomas …. pares de cromosomas homólogos

Material durante la anafase/anafase (I)

30 …………….. en cada polo

15 …………….. en cada polo

LOS CICLOS DE VIDA Y LA MEIOSIS

• En los seres vivos distinguimos tres ciclos de vida, dependiendo de la dotación cromosómica del organismo (Haploide o Diploide) y del momento en que tiene lugar la meiosis dentro del su ciclo vital.

CICLO HAPLONTE.

CICLO DIPLONTE.

CICLO HAPLODIPLONTE.

Dominio de la fase (n).

Dominio de la fase (2n).

No existe dominio de ninguna fase, ambas 50% apx.

• TÍPICO DE ORGANISMOS SENCILLOS (HONGOS Y PROTOCTISTAS).

• LA MAYORÍA DEL TIEMPO PERMANECEN ES ESTADO HAPLOIDE (n) Y SE REPRODUCEN DE FORMA ASEXUAL POR MITOSIS.

• ESTOS ORGANISMOS PUEDEN COMPORTARSE COMO GAMETOS Y UNIRSE DANDO LUGAR A UN ZIGOTO (2n), QUE ES LA ÚNICA FASE DILOIDE DE ESTOS SERES.

• EL ZIGOTO (2n) SE DIVIDE POR MEIOSIS GENERANDO NUERVOS INDIVIDUOS HAPLOIDES (n).

CICLO HAPLONTE

• TÍPICO DE ORGANISMOS MÁS COMPLEJOS COMO LOS ANIMALES ENTRE LOS QUE SE ENCUENTRAN LOS SERES HUMANOS.

• LA MAYORÍA DEL TIEMPO PERMANECEN ES ESTADO DIPLOIDE (2n) Y LAS CÉLULAS DE SU CUERPO SE DIVIDEN POR MITOSIS DANDO LUGAR A NUEVAS CÉLULAS (2n).

• LA FASE HAPLOIDE SE CORRESPONDE CON LA FORMACIÓN DE LOS GAMETOS (n) POR MEIOSIS, A PARTIR DE CÉLULAS GERMINALES (2n).

• LA FECUNDACIÓN DE LOS GAMETOS DARÁ LUGAR A LA FORMACIÓN DE UN ZIGOTO (2n) QUE POR SUCESIVAS MITOSIS DARÁ LUGAR A NUEVO INDIVÍDUO ADULTO (2n).

CICLO DIPLONTE

• Comienza con una espora (n) originada por meiosis.• Esta célula se divide por mitosis y da lugar a un

gametofito joven (n) que seguirá creciendo hasta dar lugar a un gametofito adulto (n).

• El gametofito adulto produce gametos (n) por mitosis.

CICLO HAPLODIPLONTE

GAMETOFITO (n)GAMETOFITO (n)

ESPOROFITO (2n)ESPOROFITO (2n)

• Los gametos (n) procedentes del gametofito adulto (n) se unen y dan lugar a un zigoto (2n) que crece por mitosis y genera un esporofito joven (2n).

• El esporofito joven sigue creciendo hasta formar un esporofito adulto (2n).

• Ciertas células del esporofito adulto (2n) se especializan en la formación de esporas (n) a través de la meiosis.

• Las esporas (n) podrán formar un gametofito y así iniciar de nuevo el ciclo.

• CICLO MÁS COMPLEJO QUE SE DA EN PLANTAS Y EN ALGUNOS ANIMALES.• SE CARACTERIZA PORQUE LA MEIOSIS Y LA FECUNDACIÓN SE

ENCUENTRAN SEPARADAS EN EL TIEMPO, DANDO LUGAR A UNA ALTERNANCIA DE GENERACIONES, EN LA QUE SE DISTINGUEN DOS FASES:

CICLO HAPLODIPLONTE

RESUMEN DE LOS CICLOS BIOLÓGICOS

CICLOS BIOLÓGICOS

FASE DOMINANTE

MEIOSIS

HAPLONTE (n) CIGÓTICA

DIPLONTE (2n) GAMETOGÉNICA

HAPLODIPLONTE ½ (n) + ½ (2n) ESPOROGÉNICA

ACTIVIDADES 6

1. Todas las actividades de la página 43.

2. Actividad 14 y 18 página 46.