RUFINO JOSE CUERVO CENTRO Armenia 2017

ÁREA DE CIENCIAS NATURALESBIOLOGIA 2 PERIODO

GRADO NOVENO

1. Estándares que desarrolla: Explico la variabilidad en las poblaciones y la diversidad biológica como consecuencia de estrategias de reproducción, cambios genéticos y selección natural.

D.B.A. (Matriz de referencia): Comprender la función de la reproducción en la conservación de las especies y los mecanismos a través de los cuales se heredan algunas características se modifican otras.

Tópico Generativo: ¿Cómo se almacena la información genética de los seres vivos? ¿Cómo hacemos para clasificar y organizar los todos los seres vivos del planeta?Tema: Niveles de organización.

Ácidos nucleicos.

Síntesis De proteinas

Hilos conductores: ¿Cuáles son los niveles que ocupa la información hereditaria respecto a los niveles de organización biológica?¿Qué son los ácidos nucleicos?¿Cómo se descubrió el ADN? ¿Qué diferencias encontramos entre ADN y ARN?¿Cómo se producen nuevas cadenas de ADN para que cada célula tenga la misma información?

Metas de comprensión:1.El concepto de especie.2.Las categorías taxonómicas.3.La clasificación de especies

representativas de Colombia

Los niveles de organización biológica son eslabones organizados de forma jerárquica, es decir, están organizados desde lo más simple hasta lo más complejo. En términos bastante simples, estos niveles se utilizan para clasificar materia, de acuerdo con su tamaño y/o cantidad.

Los niveles de organización biológica son los siguientes:

1. Átomo: El nivel atómico es el más simple. En términos generales, la palabra átomo significa “sin división”; un significado que, en la actualidad, no se cumple, ya que se considera que existen partículas subatómicas que forman la estructura del átomo. Estructuras subatómicas:

Protón: Partícula subatómica que se encuentra en el núcleo atómico (porción central). La característica que

resalta del protón es su carga eléctrica, que es positiva.

Neutrón: Partícula subatómica que se encuentra en el núcleo atómico. La característica que resalta del neutrón es que posee carga eléctrica neutra. Estas dos estructuras subatómicas, como ya se ha dicho, conforman el núcleo del átomo y le otorgan las

NIVELES DE ORGANIZACIÓN

características propias a cada uno de ellos. Es decir, el núcleo atómico le da la identidad al átomo, ya que en base a esto se realiza su clasificación en la tabla periódica de los elementos de acuerdo a su número atómico (Z = nº de protones) y a su masa atómica (N = nº másico).

Electrón: Partícula subatómica que se encuentra en la periferia del átomo, alrededor del núcleo, girando en sectores denominados orbitales (sectores de los átomos donde existe una mayor probabilidad de encontrar un electrón). En conjunto, los electrones girando en sus respectivos orbitales se denominan nube electrónica.

Ejemplos de átomos son:

Carbono (C) Hidrógeno (H) Oxígeno (O) Nitrógeno (N) Fósforo (P) Azufre (S).

2. Molécula: Este nivel consiste en la unión de diversos átomos a través de uniones conocidas como enlaces.

Ejemplos de moléculas son:

· Agua (H2O)· Metano (CH4)· Glucosa (C6H12O6).

3. Macromolécula: Las macromoléculas constituyen la célula, son estructuras de mayor tamaño que una molécula. De hecho, una macromolécula puede definirse como conjunto de moléculas que se unen a través de interacciones, que son más débiles que un enlace.

Ejemplos de macromoléculas son:

Carbohidratos Proteínas Lípidos o Grasas

4. Ácidos Nucleicos: Cada grupo de macromolécula posee características propias

Organelo: Este nivel se puede definir como una estructura subcelular formada por la fusión de macromoléculas, que cumple funciones específicas.

Ejemplos de organelos son:

Núcleo Retículo Endoplasmático Mitocondria Cloroplasto, etc.

5. Célula: Es el primer nivel capaz de expresar vida en nuestro planeta, ya que posee las características de reproducción, adaptación y captar estímulos desde el medio que la rodea. La evolución destaca la existencia de dos grandes linajes celulares: célula procarionte y célula eucarionte, cada uno de ellos con características muy particulares. Además, dentro de las células eucariontes, se realiza una subdivisión para poder estudiar a dos grandes grupos de células: célula animal y célula vegetal.

6. Tejido: Un tejido puede definirse como conjunto de células con similar estructura y función.

Por ejemplo: La mucosa gástrica una capa de células especializadas en secretar los jugos

gástricos que permiten degradar los alimentos y proteger el interior del estómago.

7.Órgano: Los órganos se forman cuando varios tejidos interactúan o se asocian temporal y espacialmente para realizar una función específica.

Por ejemplo: El estómago, presenta tejidos que absorben ciertas sustancias, secretan ácidos,

movilizan el alimento y tejidos nerviosos que comunican al cerebro lo que ocurre con el contenido gástrico, al inicio y al térmico de la digestión.

8. Sistema: está formado por grupos de órganos que trabajan integralmente y participan en una misma función. Un sistema digestivo esta integrado por los siguientes órganos: la boca, el esófago, el estómago, los intestinos, el hígado y el páncreas (todos ellos intervienen en la adquisición de nutrientes). En la función digestiva, cada órgano, por separado, desarrolla funciones específicas que, en totalidad.

Ejemplos de sistemas son:

Sistema Cardiovascular Sistema Digestivo, Sistema Óseo (Esqueleto) Sistema Excretor Sistema Sanguíneo Sistema endocrino Sistema linfático Sistema nervioso Sistema límbico

9. Organismo: 2º nivel capaz de expresar vida en nuestro planeta, ya que, al igual que la célula, puede reproducirse, adaptarse y captar estímulos ambientales. En resumen, este nivel puede definirse como un conjunto de sistemas que trabajan de manera coordinada para mantener la supervivencia del individuo. Ejemplos de organismos son: Humano, León, Planta.

10. Población: Conjunto de organismos de la misma especie, que viven en un lugar y tiempo determinados. Además, entre ellos se generan interacciones intraespecíficas, como, por ejemplo: competencia.

11. Comunidad: Conjunto de organismos de distintas especies que viven en un lugar y tiempo determinados. Además, entre ellos se generan interacciones intraespecíficas, como, por ejemplo: depredación, parasitismo, etc.

12. Ecosistema (acuático y terrestre): Conjunto de organismos de distinta especie más el entorno abiótico que les rodea (cerros, planicies, ríos, lagos, etc.). Los organismos, en este nivel, establecen relaciones con el ambiente que les rodea, por ejemplo: adaptación.

METAS: Entender el proceso de obtención del ADN, a partir de una proteína. Reconoce la estructura del ADN.

EL ADN (ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO) O DNA, (DEL INGLÉS DEOXYRIBONUCLEIC ACID)

Es el material genético hereditario1 de todos los organismos celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se llama síntesis de proteínas a la producción de las proteínas que necesita la célula o el virus para realizar sus actividades y desarrollarse.

El ADN y el ARN son ácidos nucleicos y presentan las siguientes características o propiedades como material hereditario:

Almacenar información biológica de una forma estable.

Replicarse y transmitirse de una célula a otra y de una generación a la siguiente.

Llevar información para otro tipo de moléculas y estructuras.

Mutación y recombinación.

1 Una condición indispensable del material genético es que pasa de una generación a otra.

ACIDOS NUCLEICOS

El ADN es un polímero2 formado por nucleótidos. Cada nucleótido está conformado por una de las cuatro bases nitrogenadas, un azúcar de cinco carbonos (pentosa desoxirribosa) y un grupo fosfato (Fig. 2). Las bases nitrogenadas del ADN son adenina, timina, guanina y citosina, las cuales están clasificadas en purinas (adenina y guanina) y pirimidinas (timina y citosina). Dicha clasificación se basa en el número de anillos, las purinas están formadas por dos anillos unidos entre sí, mientras que las pirimidinas están formadas por un solo anillo (Fig. 2).

El ADN es una molécula grande, larga y delgada, compuesta por una doble hélice entrelazada la cual gira sobre sí misma (Fig. 1). Parece una escalera torcida, en la cual

los lados están formados por azúcar y fosfato alternados y los peldaños perpendiculares de la escalera están formados por las bases nitrogenadas. Cada peldaño está formado por dos bases, y

cada base está unida covalentemente a una unidad azúcar-fosfato. En la doble hélice, las bases enfrentadas se aparean y permanecen unidas por puentes de hidrógeno. Las bases apareadas (los peldaños de la escalera) son siempre combinaciones de una timina con una adenina y una citosina con una guanina (Fig. 1 y 2), siendo cada una complementaria a la otra. Así, la secuencia de nucleótidos de una cadena determina la secuencia de nucleótidos de la otra cadena.

Las cadenas de ADN tienen dirección: cada grupo fosfato está unido a un azúcar en la posición 5' -el quinto carbono en el anillo de azúcar- y al otro azúcar en la posición 3' -el tercer carbono en el anillo de azúcar-. Así, la cadena tiene un extremo 5' y un extremo 3' (Fig. 2).

2 Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

Fig. 1: Modelo de doble hélice de la molécula de ADN propuesta por Watson y Crick (1953).

DUPLICACION O REPLICACION DEL ADN

Fig. 2: Modelo de la molécula de ADN mostrando la disposición de las bases nitrogenadas. Observe que las cadenas son antiparalelas, es decir, si una tiene la dirección 5’ a 3’ la otra tiene la dirección 3’ a 5’.

Fig. 3: Niveles de complejidad y empaquetamiento del ADN. El ADN se une a proteínas globulares, formando nucleosomas. Luego, aumenta el empaquetamiento, formando la fibra de cromatina y nuevos "bucles". El grado de mayor compactación, forma un denso paquete de cromatina, que es en realidad, un cromosoma.

El ADN es la única molécula de los seres vivos con capacidad de autoduplicarse para que la información genética pase a las nuevas células durante la división celular y para que pase de generación en generación.

Las dos cadenas de la doble hélice de ADN se separan y sirven como moldes para la síntesis de nuevas cadenas complementarias (Fig. 4). Dos de las características de la replicación es que es bidireccional y semiconservativa. Es decir, es bidireccional por que las cadenas de ADN nuevas solo se replican en dirección 5’ a 3’ (recuerde que las cadenas complementarias tienen direcciones opuestas, una de 5’ a 3’ y la otra de 3’ a 5’, así pues, el proceso de la formación de nuevas cadenas se da en direcciones opuestas). La replicación es semiconservativa debido a que en cada una de las moléculas hijas de ADN se conserva una de las cadenas originales, las cadenas originales actúan como moldes que regulan la formación de cadenas complementarias. El nuevo material duplicado conserva una hebra inicial al lado de una complementaria nueva.

Se presentan tres fases: iniciación, elongación, terminación.

Iniciacion: En una secuencia de nucleótidos específica se presenta el origen de replicación. La enzima topoisomerasa desdobla la doble hélice relajando el soperenrrollamiento. La enzima helicasa actúa rompiendo los enlaces de hidrogeno entre las bases nitrogenadas produciendo dos horquillas de cadenas originales. Las proteínas de unión de cadena simple (SSB) estabilizan las cadenas separadas para que no vuelvan a enrollarse.

Elongación: Aquí comienza la producción de la cadena complementaria nueva. La enzima ARN primasa sintetiza una secuencia de cebador con sus bases correctamente apareadas con la cadena molde para que pueda comenzar la replicación (este cebador luego es remplazado por nucleótidos de DNA). Luego, la enzima DNA polimerasa reconoce el cebador y cataliza los nucleótidos de DNA y los añade a las cadenas complementarias nuevas. Estas enzimas sintetizan nuevas cadenas sólo en la dirección 5' a 3', añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente.

Como la dirección de una de las cadenas originales es de 5’ a 3’ la canalización de los nucleótidos en esta es continua (llamada cadena adelantada, líder o conductora), mientras que en la otra cadena (dirección 3’ a 5’) es discontinua

Fig. 4: Replicación de la molécula de DNA. Las cadenas se separan al romperse los puentes de hidrógeno que mantenían unidas a las bases. Cada una de las cadenas originales sirve luego como molde para la formación de una cadena complementaria nueva con los nucleótidos disponibles en la célula.

(llamada cadena rezagada o retrasada). Esto quiere decir que para que las cadenas originales se complementen simultáneamente con las cadenas nuevas, a una se le deberían añadir los nucleótidos en dirección 3’ a 5’, lo cual no se presenta y genera un problema. Esto se soluciona añadiendo los nuevos nucleótidos a la cadena rezagada en forma de trozos cortos (llamados fragmentos de Okazaki, en honor a su descubridor Reiji Okazaki) que se van añadiendo conforme avance para disponer de cierta longitud de ADN molde. Así pues, la enzima ARN primasa sintetiza varias secuencias de cebador para permitir la formación de varios fragmentos de Okazaki en varios segmentos conforme la elongación avanza (en la cadena adelantada solo es necesario sintetizar un secuencia de cebador ya que la adición de nuevos nucleótidos es continua).

Otra función de la DNA polimerasa es reparar y corregir los errores que se producen en el proceso, retrocediendo y eliminando nucleótidos que no estén correctamente apareados en la cadena molde, sin lo cual, se producirían mutaciones fácilmente.

Terminación: En la cadena rezagada cuando un fragmento de Okazaki ha crecido lo suficiente como para encontrar a un cebador de RNA por delante de él, otra DNA polimerasa (la DNA polimeraza III) reemplaza a los nucleótidos de RNA del cebador con nucleótidos de DNA. Como los fragmentos de Okazaki quedan discontinuos entra a actuar la enzima DNA ligasa que conecta cada fragmento con el fragmento contiguo recién sintetizado en la cadena.

TRABAJO DE CONSULTA PARA LA CASA.

1. ¿En qué consistió el experimento de Frederick Griffith y cuál fue su descubrimiento? Represéntalo gráficamente.

2. ¿Cómo fue el descubrimiento que hicieron Rosalind Franklin y Maurice Wilkins respecto al ADN?

3. Investigue cual fue el aporte de Linus Pauling que ayudo a dilucidar la estructura del ADN

4. ¿En cuál fase de la mitosis y meiosis se produce la duplicación del ADN? Realiza un dibujo explicativo.

5. Realiza un cuadro comparativo entre las moléculas de ADN y ARN.

Fig. 4: Resumen de la replicación del ADN. Una porción de la doble hélice de ADN se desenrolla y se abre (enzima Topoisomerasa), dejando expuestas las bases nitrogenadas. Cada cadena originaria actúa como molde para la formación de una cadena complementaria. La enzima Helicasa separa las bases nitrogenadas produciendo dos horquillas. Las enzimas SSB no permiten que las horquillas se enrollen. Las bases nitrogenadas libres, formadas en el núcleo celular, se unen a cada base expuesta complementaria donde hay un cebador (enzimas ARN primasa y DNA polimerasa) dando lugar, en cada lado de la escalera original, a una cadena complementaria. La cadena complementaria en la cadena rezagada se forma de manera discontinua (fragmentos de Okazaki) los cuales después son unidos por la enzima DNA ligasa).

ACTIVIDAD DE SEGUIMIENTO COGNITIVO .

Debe ser desarrollados en el cuaderno. Para responder la actividad se debe tener en cuenta la información socializada en la guía y deben ser respondido en clase. Se puede trabajar en grupos no superiores a 4 personas

NOMBRE Y APELLIDO___________________________________ GRADO ________ FECHA______

1. Defina 3 términos relacionados con la genética.A.B.C.2. Suponga que es usted una base nitrogenada y va a participar en la formación de un

nucleótido que parte de la estructura primaria, secundaria y terciaria hasta formar un cromosoma, describa los debidos procesos y las estructuras que debe relacionar.

3. describa los eventos de la duplicación del ADN.4. Describa las variables que se presentan en las enzimas en el proceso de síntesis de

proteínas. 5. responder interrogantes.a. ¿Qué diferencia estructural existe entre el ADN y ARN?b. ¿Cómo se acoplan las bases nitrogenadas en los ácidos nucleicos?c. ¿Qué es un nucleótido y cuál es su estructura?d. ¿Qué funciones cumple el ADN en un ser vivo?e. ¿Cuál es el resultado final de la transcripción de la información genética al ARN por parte del ADN?

ACTIVIDAD DE SEGUIMIENTO COGNITIV0

1. Redacta una definición de ADN que agrupe todas las definiciones complementarias dadas en la guía.

2. ¿Cuáles son las características que debe presentar el material hereditario?3. ¿Qué quiere decir que las cadenas de la doble hélice de la molécula de ADN son

complementarias? ¿Qué restricciones trae esto a la distribución de las bases nitrogenadas en dicha cadena?

4. ¿Cuál es la función de la duplicación del ADN?5. ¿Qué quiere decir que la duplicación del ADN es bidireccional y semiconservativa?

6. Realice un cuadro sinóptico en el cual resuma el proceso de duplicación del ADN.7. Realice un cuadro en el cual relacione las enzimas producidas en el proceso de

duplicación del ADN y su función. Ejemplo:

ENZIMA FUNCION

Topoisomerasa Desdobla la doble hélice relajando el superenrrollamiento para que así pueda actuar la enzima Helicasa.

8. ¿Por qué se producen los fragmentos de Okazaki?9. ¿Qué pasaría si la enzima DNA ligasa no se sintetiza?

ENFERMEDADES HEREDITARIAS

Observar el video del link y resolver los interrogantes.https://www.youtube.com/watch?v=LCWi3coYweI

1. ¿Que es la epigenética?2, ¿Cómo se pueden prevenir enfermedades genéticas mencionar varios aspectos?3. Mencionar 5 enfermedades hereditarias y describirlas 4.Crees que las enfermedades hereditarias se pueden evitar, sustenta tu respuesta5. Que malos hábitos predisponen el individuo a enfermedades hereditarias.6. A que hace referencia el termino de carga genética, explicar con ejemplos.7. Porqué es necesario tener hábitos saludables

FORMACIÓN DE AMINOACIDOS

Los Ribosomas Sintetizan las proteínas uniendo los aminoácidos que transportan los ARNt siguiendo la secuencia de codones del ARNm según el código genético.

Ver el video: https://www.youtube.com/watch?v=rDr3ywKh8Uc