Genética Bachillerato CCH

1 Herencia. Carballo H A/ Hurtado G/Torres A/Garduño G I/Portillo M

M. en C. Yolanda I. Arechavaleta H. / M. en C. Ángel Carballo Hernández. Biól. Irma Garduño Gutiérrez. /Biól. Guadalupe Hurtado García Biól. Ana Ma. Pedraza Martínez / Biól. Tomás Portillo Mejía.

Biól. Sandra S. Pérez Ávila / / Biól. Nancy López Flores Biól. Gabriela Ramírez G / Biól. Alberto Torres Sánchez

2 Células-seis reinos/ Carballo H Angel /Arechavaleta H Yolanda

Presentación En 2007 el Seminario Permanente de Formación y Actualización de Profeso-res de Biología y Método Experimental, se dio a la tarea de llevar a cabo una investigación acerca del aprendizaje de la genética, como complemento al es-tudio similar llevado a cabo en 2005 respecto al tema del metabolismo y de esta forma completar los contenidos del curso de la asignatura de Biología III. Fue así que surgieron este conjunto de seis estrategias que han sido proba-das y han mostrado su eficiencia en el aula y desde luego en el aprendizaje al comprobarse que con su aplicación se logran satisfactorios niveles de com-prensión durante su aplicación. Desde luego que cada usuario podrá emplearlas de acuerdo a sus intereses y necesidades, aunque están estructuradas de acuerdo al orden en que aparecen los aprendizajes en el programa oficial. En cada estrategia existe un número diverso de novedosas actividades a través de las cuales se buscan diferentes desempeños y metas de compren-sión, a través de la aplicación del Aprendizaje Basado en Problemas, por lo que se recomienda su empleo al momento de trabajarlas con los estudiantes. La primer estrategia permite establecer un marco de referencia general para toda la unidad, al relacionar los genes con la biodiversidad, en la siguiente se analiza el material genético para que a su vez, este se exprese en proteínas (tercer estrategia), posteriormente se analiza su duplicación y transmisión, para así comprender su herencia y cerrar el ciclo con el tema de mutaciones el cual es el puente para el siguiente curso que inicia explicando el origen de la biodiversidad a través del proceso evolutivo. También vale la pena señalar que en la página www.biocch.net, en la sección de estudiantes, podrán disponer de los archivos en pdf de cada una de las estra-tegias. Esperamos que esta aportación sea útil tanto a nuestros estudiantes como a los colegas profesores y desde luego que estamos a sus órdenes para cual-quier comentario o sugerencia en las direcciones electrónicas [email protected] o bien [email protected] Cabe aclarar que todos los materiales empleados son con fines educati-vos, nunca lucrativos, por lo que cualquiera de sus partes reporta, cuan-do así fue posible, los créditos de autoría correspondientes.

Los Autores.

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Papel del Material Genético en la Diversidad

¿Por qué existe tanta diversidad en los sistemas vivos si todos tenemos información genética a base del ADN?

Póster-cartel


Presentación. Como primera estrategia de este paquete se promueve la comprensión del papel genético en la diversidad de los sistemas vivos, la actividad central es la ela-boración de un póster en el que el alumno se apoye para explicar lo que entienda por genes en la biodiversidad. En preparación para elaborar el póster se propone la realiza-ción de seis actividades que se explican a continuación: 1. Como establecimiento de la información previa que tiene el alumno y que servirá de base para la posterior cons-trucción de su información se sugiere que realice la actividad introductoria. 2. Dos lec-turas que den cuenta de la organización de la biodiversidad, una relacionada con los reinos y la otra con la diversidad en nuestro país. 3. Elaborar objetivos a partir de un mapa conceptual, esto es muy importante para ubicar la actividad general de los estu-diantes. 4. Un ejercicio que permite aplicar la información analizada en cada uno de los grupos que se estudian. 5. Elaborar el póster-cartel. Con las actividades previas el estudiante estará en condiciones de elaborar un póster-cartel (se recomienda un tama-ño doble carta). Para lo cual, se le proporcionan algunas imágenes, desde luego que se podrán complementar, reemplazar o modificar. 6. Llevar a cabo las conclusiones del trabajo lo cual puede incorporarse en el reverso del póster.

I. Los sistemas vivos en mi vida cotidiana. *** Con ayuda del profesor, integrar un reporte en el que se anoten los resultados de la

observación e identificación sistemas vivos de los seis reinos que estén presentes en su vida diaria anotando algunas condiciones de hábitat.

II. Diversidad organizada en reinos

Los sistemas vivos de los seis reinos estamos conformados por células, las cuales a su vez son la expresión de su material genético. El genoma es todo el material genético contenido en las células de un organismo en particu-lar. El genoma no implica el análisis de la diversidad genética o el polimorfismo de los genes de una especie. Para conocer una variación particular se requiere la comparación entre indivi-duos.

¿Qué características les confiere el genoma a los sistemas vivos?1

1. Su estructura compleja, organizada que consta en buena parte de moléculas orgánicas.

2. Que responden a los estímulos de su entorno. 3. Mantienen activamente su compleja estructura y su ambiente interno; este proceso se

denomina homeostasis. 4. Obtienen y usan materiales y energía de su ambiente y los convierten en diferentes

formas. 5. Crecen. 6. Se reproducen, utilizando un patrón molecular llamado DNA. 7. Presentan la capacidad de evolucionar.

1 Audesirk Teresa, Gerald Audesirk et al Biología 1 unidad en la diversidad. México 2003, Pearson educación.


¿Cómo clasifican los científicos por categorías la diversidad de los seres vivos?2

DOMINIO

Dominio bacteria: las bacterias son unicelulares y procarióticas: casi todas están rodeadas de una pared celular. Algunas realizan fotosíntesis, pero la mayoría absorbe los alimentos de su ambiente. Dominio archaea: grupo de procariotas que pueden sobrevivir en condiciones extremas debi-do a una particular membrana plasmática. Reino protoctista (dominio eukarya) células grandes complejas que normalmente son indivi-duos unicelulares, algunos pueden realizar fotosíntesis, pero otros ingieren o absorben su ali-mento. Muchos, son móviles y se impulsan por medio de cilios o flagelos Reino fungi (dominio eukarya): casi todos multicelulares. Por lo general absorben el alimento, que suele consistir en cuerpos muertos o desechos de plantas y animales. El alimento se digie-re por enzimas secretadas fuera del cuerpo del hongo. Por lo general no se mueven. Reino plantae (dominio eukarya). Son organismos eucarióticos multicelulares no móviles que obtienen nutrimentos por fotosíntesis. Las que presentan flores son el grupo dominante del re-ino. Gran parte de su éxito se lo deben a las relaciones de beneficio mutuo con animales. Reino animalia (dominio eukarya). Son multicelulares: sus cuerpos constan de muy diversos tejidos y órganos compuestos por células especializadas. Casi todos pueden moverse y res-ponder rápidamente a estímulos.

Algunas características empleadas para clasificar organismos de los seis reinos

REINO TIPO DE CÉLULAS

NÚMERO DE CÉLULAS

PRINCIPAL MODO DE NUTRICIÓN

BACTERIA No definido aún Procariótica Unicelular Absorción, fotosíntesis

ARCHAEA No definido aún Procariótica Unicelular Absorción

EUKARYA Protoctista Eucariótica Unicelular y mul-ticelular

Absorción, ingestión o fotosíntesis

Fungi Eucariótica Multicelular Absorción Plantae Eucariótica Multicelular Fotosíntesis Animalia Eucariótica Multicelular Ingestión

2 http://navegandored.blogspot.com/2007/12/las-arqueas-revolucionaron-la.html


Biodiversidad en México3

Grupo

La diversidad de especies en el planeta ha sido estimada entre 5 y 50 millones o más, aunque a la fecha sólo se han descrito alrededor de 1.4 millones (McNeelly et al., 1990). El número total de especies conocidas en México es de 64 878 aproximadamente. Junto con Brasil, Colombia e lndonesia, México se encuentra entre los primeros lugares de las listas de riqueza de especies. Al respecto, se han descrito 26 mil especies de plantas, 282 especies de anfibios, 707 de reptiles y 439 de mamíferos. Estas cifras, comparadas con otros países en el plano mundial, colocan a México como un país megadiverso, ya que presento al menos 10% de la diversidad terrestre del planeta (Mittermeier y Goettsch, 1992). En el cuadro siguiente se muestra el lugar que ocupa nuestro país con respecto a algunos vertebrados y plantas.

País Número de especies

Plantas

Brasil Colombia China México Australia

55,000 45,000 30,000 26,000 25,000

Anfibios

Brasil Colombia Ecuador México Indonesia

516 407 358 282 270

Reptiles

México Australia Indonesia Brasil India

707 597 529 462 433

Mamíferos

Indonesia México Brasil China Zaire

519 439 421 410 409

*** De la información de este cuadro concluyo lo siguiente ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

3www.conevyt.org.mx/actividades/diversidad/lectura_biodiversidad.htm


Relación de conceptos *** Con base a las ideas centrales de la lectura y al análisis del siguiente mapa , deberán plantear una pregunta a resolver que considere la relación entre la diver-sidad de los sistemas vivos y las células que los componen

***3. ¿Cuál es la(s) pregunta (s) a resolver?

Pregunta (s): (la plantea el equipo)

¿---_______________________________________________________

_________________________________________________________

_________________________________________________________

_______________________________________________________---?


III. Reconocimiento de los reinos. *** Observa y escribe las características particulares de cada grupo que te permitan dife-renciarlo de tal manera que se lo puedas explicar a otra persona.(no copies la información)

4 Imágenes tomadas dewww.arrakis.es

4

EUBACTERIAS ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

ARQUEAS ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

PROTOCTISTAS ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

PLANTAS ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

HONGOS ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

ANIMALES ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________


IV. Realización del póster-cartel. Para dar respuesta a la pregunta planteada, se elaborará un póster de acuerdo a las característi-cas que se mencionan.

Elaborar póster- cartel con las imágenes5

- ¿Puedes explicar cuales son procariontes y cuales eucariontes?

que se anexan, se podrían emplear algunas otras o reemplazarlas. Las que se presentan son: célula, cromosoma, gene, célula procarionte, célula eucariótica, organismos de los seis reinos.

*** Discusión y conclusión.

- ¿Puedes argumentar cuales son individuos unicelulares y cuales pluricelulares?

- ¿Les puedes asignar características en cuanto a su fuente de energía y su fuente de carbono? (es decir foto-quimio / auto- hetero).

*** Productos:

a. El póster que incluya el tratamiento del tema. b. Integrar un breve

informe que contenga la respuesta a la pregunta planteada la cual puede incluirse en el póster.

Notas: El alumno deberá relacionar a la célula con los sistemas vivos de los seis reinos, es-pecialmente los más conocidos por ellos. Su esquema mental debe valorarse, por ejemplo al mostrarle el esquema cognitivo anterior con imágenes y que el sea capaz de explicarlo.

5 Imágenes tomadas de www.arrakis.es

11 DNA-genes-cromosoma/ Carballo H Angel/Arechavaleta H Yolanda

Organización del material genético en la biodiversidad

¿Cómo esta organizado el material genético en las

células? Aprendizaje: Contrasta la estructura del cromosoma procarionte y eucarionte, como punto de partida para explicar la diversidad genética.


Presentación. Esta estrategia busca que los estudiantes expliquen la organización del material genético, tomando como unidad básica de aprendizaje el GENE, y a partir de este concepto, se transita entre DNA y CROMOSOMA, en la primera, para comprender su composición, estructura y así tener las bases para explicar su expresión y duplica-ción, y respecto al cromosoma para facilitar la comprensión de la transmisión de los ge-nes y su organización.

I. ¿Puedes resolver este acertijo? Actividad introductoria

Con la orientación del profesor elabora un párrafo que explique la siguiente imagen.

Incluye los términos: biodiversidad, complejo enzimático, mapa metabólico, e informa-ción genética.

CÉLULAS-INFORMACIÓN GENÉTICA

DNA←GENE→Cromosoma

En las células la información genética está en los cromosomas. En las células eucarióticas forman la cromatina rodeada por la envoltura nuclear. En células procarióticas en el genóforo.


II. DNA, gene y cromosoma.

*** 1. Lectura. Mientras lees busca componentes que te permitan dar respuesta a la pregunta ¿Cómo esta organizado el material genético en las células? Responde elaborando un esquema.

Todo sistema vivo posee características heredadas de uno o dos progenitores, según el caso. Se trata de comprender cómo se transmite la herencia de una generación a la siguien-te, lo cual es fundamental para entender lo que hace que una especie sea única.

Si encuentras dos genes en el mismo cromosoma, ¿signifi-ca que están enlazados para siempre? El cruzamiento que ocurre durante la meiosis a veces separa los genes que han estado en el mismo cromosoma y los deposita en el cromo-soma homólogo. Los cruzamientos suelen separar e inter-cambiar genes enlazados, produciendo nuevas combinaciones de alelos. Esto es importante, porque ayuda a generar la di-versidad genética.

Las características de cualquier organismo, como bacte-rias, moscas de la fruta y el humano, no están determinadas exclusivamente por los genes que heredan, éstas se determi-nan por la interacción entre los genes y el medio ambiente. Por ejemplo, los genes pueden afectar la altura de un girasol y el color de sus flores. Sin embargo esas mismas caracterís-ticas están influidas por el clima, las condiciones del suelo y la disponibilidad de agua. Los genes proporcionan el plan de desarrollo, pero la realización del plan depende del medio ambiente.

Los componentes y la estructura del ADN. El ADN a través de los genes, hace tres cosas fundamentales: primero, transmitir información de una generación a la siguiente; se-gundo, hacer que funcione la información determinando las características que heredan los organismos; y tercero, copiar-

se fácilmente, porque toda la información de una célula se replica cada vez que la célula se divide.

El ADN es una molécula larga compuesta de unidades llamadas nucleótidos, cada nucleótido consta de tres compo-nentes básicos: un azúcar de 5 carbonos llamado desoxirribo-sa, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Dos llamada adenina y guanina con dos anillos en su estructura (pertene-cen al grupo de compuestos llamado purinas) y las otras dos citosina y timina (con un anillo: pirimidina). La columna ver-tebral de una cadena está formada por los azúcares y los gru-pos fosfato de los nucleótidos, mientras que las bases nitro-genadas se proyectan hacia los lados de la cadena.

El ADN es una doble hélice donde dos hebras están enro-lladas una alrededor de la otra. Cada hebra esta compuesta por una cadena de nucleótidos. las dos hebras se mantienen unidas mediante enlaces hidrogenados dos entre adenina y timina y tres entre guanina y citosina.

El ADN está presente en muchos tejidos y en una cantidad tan grande que es fácil de extraer y analizar. Pero ¿En qué parte de la célula se encuentra? ¿Cómo está organizado? ¿Dónde están los genes?

Las células procarióticas no tienen núcleo, sus moléculas de ADN están localizadas en el citoplasma, en la mayoría de este tipo de células, hay una molécula de ADN circular y única que contiene casi toda la información genética de la célula. En una célula de E coli, que puede alojarse en el colon (intestino grueso) humano contiene 4,639,221 pares de bases y su longitud es de aproximadamente 1.6 mm. Para caber de-ntro de una bacteria, la molécula de ADN tiene que plegarse en un espacio que tiene apenas una milésima de su longitud6

6 Para que tengas una idea aproximada de lo que esto significa, piensa en una mochila escolar y luego, imagina que tratas de meter en ella, ¡una cuerda que mide 300 metros de largo!

.


El ADN eucariota es un poco más complicado, suele estar localizado en el núcleo celular, en forma de varios cromoso-mas, su cantidad varia mucho de una especie a otra. Este ADN está aun mas estrechamente plegado. Por ejemplo: en núcleo de una célula humana contiene mas de un metro de ADN ¿Cómo es posible que haya plegado tanto ADN dentro de los minúsculos cromosomas?, la respuesta se encuentra en la composición de los cromosomas eucariotas, los cuales contienen ADN y proteína estrechamente empaquetados, pa-ra formar una sustancia llamada cromatina, la cual consta de ADN enrollado alrededor de unas proteínas llamadas histo-nas que en conjunto forman una estructura parecida a un co-llar de cuentas llamada nucleosoma, los cuales están pegados unos a otros para formar una gruesa fibra que se acorta me-diante un sistema de rizos y espirales.

Durante gran parte del ciclo celular, estas fibras se en-cuentran dispersas en el núcleo, de modo que los cromoso-mas no son visibles de manera individual. Es posible que el estrecho empaque de los nucleosomas ayude a separar los cromosomas durante la mitosis. También hay pruebas de que los cambios en la estructura de la cromatina y la ligadura his-tona-ADN tienen que ver con los cambios en la actividad y expresión de los genes.

*** 2. A partir de la lectura previa, escribe los nombres a las partes que puedas identificar en los siguientes tres esquemas .

Esquema 1.

Esquema 2


Esquema 3


III. Genes organizados en cromosomas *** 3. A partir del esquema explica la relación entre gene y cromosoma


*** Observa el esquema y da respuesta a la pregunta: ¿Qué relación en-cuentras entre gene e individuo? Se sugiere hacer observaciones al mi-

croscopio de este tipo de organismos.


*** 3. Enriquece tu vocabulario: genética, nucleótido, fertilización, raza pura, ras-go, híbrido, gen, alelo, gameto, mapa génico. 1. Anota cada concepto en una tarjeta. 2. Ilustra cada concepto en la parte posterior de la tarjeta. 3. Construye una red semán-

tica con las tarjetas ilustradas. Se recomienda que esta actividad sea en equipo.

*** 4. Pregunta-propósito: ¿---la plantea el equipo---?

Elabora un refrán que se ajuste a lo aprendido hasta el momento y a partir de este plantea una pregunta tomando como ejemplo las que se exponen a continuación.

¿Es cierto que las características de un organismo están determinadas sólo por sus ge-nes?¿Cómo funcionan los genes? ¿De que están hechos y cómo determinan las características de

un organismo?

¿Cuáles son las diferencias y semejanzas en la organización de la información genética entre una célula procariótica y otra eucariótica?

PROCARIONTE EUCARIONTE

NUCLEO CROMOSOMA

GENE DNA

Material genético entre Procariontes vs Eucariontes

SEMEJANZAS DIFERENCIAS Formados por nu-cleótidos

Procariontes Eucariontes

Tripletes de inicio y término

Solo exones y policistróni-co

Con exones e intrones

Información codifi-cada para la síntesis de proteínas.

Circular, un solo cromo-soma llamado genóforo

Cromosomas lineales aso-ciados a proteínas (histo-nas)

Doble hélice De 2000 a 5000 genes Muchos mas genes Mismo Código Genético

Otras Otras

Otras


*** 5. Elaborar un modelo a escala de la organización del material genético en procariontes y eu-cariontes.

Genóforo

ARN mensajero procarióntico (policistrónico)


Cromosoma del Eucarionte

ARNm eucariótico


*** 6. Síntesis - En la estructura de un cromosoma eucariótico ¿Puedes esquematizar las siguientes

dos relaciones DNA-nucleosoma y nucleosoma-fibras de cromatina? - ¿Es posible mencionar al menos dos diferencias entre cromosoma de procarionte y de

eucarionte? - ¿Es posible establecer la relación genes-cromosoma?

Producto: c. Integrar un breve

d. Además el mapa que muestre la relación entre los conceptos clave aprendidos de la acti-vidad 3.

informe que contenga la respuesta a la pregunta planteada en el apartado número 4 la cual puede ilustrarse con imágenes, fotos, datos etc.

Las siguientes páginas muestran diversas actividades optativas para complementar y aplicar lo aprendido.

Nota: Para cada alumno debe de quedar muy clara la idea de información genética y su organi-zación dentro de los sistemas vivos de los seis reinos.


Cariotipo humano7

*** Relaciona el esquema del cariotipo con la tabla y escribe tus conclusiones.

Cromoso # Genes # Bases Cromoso # Genes # Bases 1 2968 245.203.898 13 748 114,151,656 2 2288 243,315,028 14 1050 105,311,216 3 2032 199,411,731 15 1122 100,114,055 4 1297 191,610,523 16 1098 89,995,999 5 1643 180,967,295 17 1576 81,691,216 6 1963 170,740,541 18 766 77,753,510 7 1443 158,431,299 19 1454 63,790,860 8 1127 145,908,738 20 927 63,644,868 9 1299 134,505,819 21 303 46,976,537

10 1440 135,480,874 22 288 49,476,972 11 2093 134,978,784 Cromos X 1184 152,634,166 12 1652 133,464,434 Cromos Y 231 50,961,097

7 http://www.monografias.com/trabajos13/heren/Image1410.jpg


*** Línea de tiempo: con los datos que se proporcionan integra una línea de tiempo.

1. 1928. Frederick Griffith. Grirrith descubre que, aun exterminadas con calor, las

bacterias que provocan enfermedades poseen un factor que puede “transformar” bacterias inofensivas en cepas que causan enfermedades.

2. 1944. Oswald Avery. El equipo de Avery establece que los genes están compues-tos de ADN.

3. 1951. Linus Pauling Robert Corey. Pauling y Corey determinan que la estructura de una clase de proteínas es una hélice.

4. 1952. Rosalid Franklin. Franklin estudia la molécula de ADN usando una técnica llamada difracción de rayos X.

5. 1953. James Watson y Francis Crick. Watson y Crick desarrollan el modelo de doble hélice para la estructura del ADN.

6. 1960. Sydney Brenner. Brenner y otros científicos demuestran la existencia del ARN mensajero.

7. 1977. Walter Gilbert. Gilbert, Allan Maxam y Frederick Sanger desarrollan méto-dos para leer la secuencia del ADN.

8. 2000. Proyecto Genoma humano. El proyecto Genoma Humano –un intento de identificar la secuencia de todo el ADN humano--

Avery

Brenner

Franklin

Gilbert

Watson y Crick


*** Explica que es la transformación y que relación existe entre esta y el material genético.

EL DNA COMO MATERIAL GENÉTICO

Hasta mediados de los años 40 había fuertes controversias sobre la naturaleza química del mate-rial hereditario. Si alguna biomolécula podía ser candidata a ser el material genético, éstas eran las proteínas con su estructura tan compleja y variada. Moléculas tan simples y repetitivas como los ácidos nucleicos no eran, a priori, candidatos idóneos como portadores del material genético. Esta controversia fué resuelta en la década de los 40 mediante dos brillantes experimentos: el ex-perimento de Avery, McLeod y McCarty y el experimento de Hershey y Chase.

En 1928, Frederick Griffith describió el llamado fenómeno de transformación por neumoco-cos. Se distinguen dos tipos de neumococos. Los neumococos de tipo R (rugoso) forman colonias de aspecto rugoso sobre un medio sólido, y son poco virulentos. Los neumococos de tipo S (liso) forman colonias aspecto liso y brillante sobre un medio sólido, y provocan infecciones letales. Se caracterizan por poseer una cápsula de polisacáridos en la superficie celular.

En 1944, Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty demostraron que el factor de trans-formación del neumococo era el ácido desoxirribonucleico (DNA).

Oswald Avery Colin McLeod Maclyn McCar-ty

Trabajaban con cultivos puros de neumococo R a los que añadían distintos componentes de neu-mococos S muertos. Sólo se producía el fenómeno de transformación cuando se añadía a los neumococos R el DNA de los neumococos S. Este DNA era captado por los neumococos R vi-vos con lo que se transformaban en neumococos S vivos y letales. Esta conclusión se vió reforza-da por otra serie de experimentos:

• En presencia de proteasas (proteínas que rompen proteínas), el factor de transformación sigue siendo operativo.

• En presencia de desoxirribonucleasa (enzima que rompe el DNA) el factor de transfor-mación deja de funcionar.


Esto no deja lugar a duda sobre la naturaleza del factor de transformación, que es un DNA y no una proteína como se sospechaba en aquella época.

Los neumococos de tipo R (rugoso) forman colonias de aspecto rugoso sobre un me-

dio sólido, y son poco virulen-tos.

Los neumococos de tipo S (li-so) forman colonias de aspec-

to liso y brillante sobre un medio sólido, y provocan in-

fecciones letales.

Los neumococos de tipo S (li-so) provocan infecciones leta-les, pero son sensibles al calor. Si se inyectan al ratón neumo-cocos de tipo S que han sido

calentados, el animal sobrevi-ve.

Si se inyectan a un ratón neu-mococos vivos de tipo R y

neumococos muertos de tipo S (ninguno de los dos es letal por separado) se produce la muer-te del ratón, y de la infección

se pueden extraer neumococos vivos del tipo S. Al componen-te presente en los neumococos S muertos que convierte a los neumococos R vivos en neu-mococos S letales se le llamó FACTOR DE TRANSFOR-

MACIÓN .

27 Genes-proteínas/ /Arechavaleta H Yolanda/Carballo H Angel

Expresión de la información genética en proteínas

¿Cómo se forman las proteínas a partir del material genético?

Contenido

ACTIVIDAD Pág 1. El asesinato del Sr. Bush. 30

2. Las cositas sexuales entre las luciérnagas 33

3. El gorila albino que tuvo un descendiente negro fue en-gañado por la gorila?

36

4. Rey Tonga que vendió los genes de sus súbditos 37


Descubre la relación entre DNA y fenotipo. Ideas básicas Cada actividad se diseño con el propósito de que los estudiantes comprendan una idea, la primera se relaciona con la síntesis de proteínas y la 2, 3 y 4 sirven para comprender el tipo de proteínas que se forman. Como cierre de estas actividades se realizará una reflexión para aclarar que la división anterior solo se realiza para fines de estudio, por que cada ejemplo mostrado podría adecuarse para explicar a los otros dos. Evaluación diagnóstica continua Se propone favorecer la autonomía académica promoviendo la reflexión grupal en el que participen de manera abierta los alumnos, realizar en cada sesión o cada dos, cinco preguntas para resolver en los cuadernos de cada alumno, en la misma sesión discutir las respuestas y cada alumno informa a los demás y a su profesor las respuestas correctas y en las que le falta estudiar mas, a través de la integra-ción del grupo que implicara el tener confianza de expresar los avances del grupo en general y los de cada alumno, con base en las preguntas orientadoras del docente. Las preguntas orientadas a evaluar las estrategias en función del aprendizaje logrado por los estudian-tes, en investigar los obstáculos y realizar propuestas para mejorar. Propósito Los alumnos comprenderán que la información genética tiene un código que cuando se expresa forma proteínas, que definen caracteres estructurales, de comportamiento y funcionales a partir de la reali-zación de las actividades propuestas para que asocie los eventos a nivel molecular con el fenotipo de los sistemas vivos. Orientación para el docente Para aplicar esta estrategia se propone que el docente presente los problemas que van a resolver los estudiantes desde el inicio de la estrategia, con la intención de que sean ellos los que solicitan la in-formación al profesor y él con la ayuda de los materiales didácticos pueda orientar a los estudiantes para facilitar la respuestas.

Se propone que los estudiantes trabajen en equipos de tres a cinco personas y la clase se desarro-lle en forma de curso-taller. Introducción

“El enigma de la escalera” se presenta con el propósito de ayudar a los alumnos a la com-prensión de la secuencia ADN-ARN-PROTEÍNA-FENOTIPO desde el enfoque sistémico y evolutivo, contiene cuatro actividades que realiza el alumno apoyándose de la orientación de su profesor y del video “Dogma Central”, que fue adaptado para que los estudiantes observen la me-todología que sirvió de base para descifrar la forma como los genes expresan las informaciones que se hereden entre los sistemas vivos. De esta forma se pretende facilitar la asociación entre el nivel molecular y los niveles macro donde se reflejan las características fenotípicas que servirán de base para continuar con los contenidos de la materia de B-IV. Las actividades de aprendizaje son: 1. El asesinato del Sr. Bush. Para aprender a descifrar el código genético y lo que se forma cuando se expresa, a esto le llaman dogma central de la biología, es decir la síntesis de proteínas y cómo éstas se reflejan en los fenotipos. 2. Las cositas sexuales entre las luciérnagas. Para comprender que las proteínas sintetizadas pueden tener funciones que se reflejen en el comportamiento de los sistemas vivos.


3. El gorila albino que tuvo un descendiente negro, fue engañado por la gorila? Ayuda a la com-prensión de que las proteínas pueden reflejar características estructurales como puede ser el color de la piel. 4. Qué opinas del “Rey Tonga que vendió los genes de sus súbditos”. El problema planteado tiene como propósitos comprender la repercusión funcional a nivel de organismo y población de una pro-teína que se expresa en el nivel molecular, así como los valores humanos y la forma como los medios publican las noticias de carácter genético.

1. El asesinato del Sr. BushPara sintetizar una proteína se descifra un código, formado por cuatro letras acomodadas de tres en tres. En este proceso se identifican cuatro etapas: transcripción, procesamiento, traducción e integración de la proteína.

.

Problema. Los investigadores del asesinato del Sr. Bush tienen a dos sospechosos detenidos y necesi-tan saber quién fue el culpable. A partir de la identificación de la siguiente secuencia de aminoácidos que contiene la sangre del ase-sino:

Prolina, ácido glutámico, fenilalanina, treonina, tirosina, treonina Además se cuenta con la secuencia de las muestras de ADN proveniente de cada uno de los sospe-chosos. • Muestras de ADN obtenidas a partir de los eritroblastos: Sospechoso A: Usama Bin Laden En el primer fragmento del gene de la hemoglobina contie-ne la siguiente secuencia de ADN:

ATGTCGAATTGGCTCTAAATGC TACAGCTTAACCGAGATTTACG

Sospechoso B: Hussein) En el primer fragmento del gene de la hemoglobina contiene la si-guiente secuencia de ADN:

GGCCTTAAATGCATGCATATGC CCGGAATTTACGTACGTATACG

Información 1. Se identificaron los primeros 60 escalones de la escalera del ADN proveniente de cada uno de los sospechosos y los 20 aminoácidos de esa misma porción de gene que estaba en el lugar de los hechos delictivos. 2. Para explicar como se realiza la síntesis de una proteína y así poder identificar la secuencia de ami-noácidos a investigar necesitas conocer los eventos de las siguientes etapas:

Transcripción. El ARN es sintetizado a partir del ADN.

Procesamiento. Solo se realiza en células eucariontes, el ARN transcrito se llama ARN premensajero por que elimina las porciones llamadas intrones (que no se traducen). Los exones pasan del núcleo al citoplasma.


Traducción. En los exones que llegan al citoplasma llamados ARN mensajero, se acoplan las dos partes de los ribosomas, que es el lugar donde se unen los aminoácidos siguiendo el orden indicado por la secuencia de nucleótidos, cada tres escalones, llamados tripletes o codones informa de un ami-noácido. Simultáneamente los aminoácidos son transportados a este sitio por el ARN de transferencia, que también contiene una secuencia de tres escalones llamada anticodón. De esta forma se observa crecer la cadena polipeptídica conforme se desplazan los ribosomas sobre el mensajero. Integración. El polipéptido formado es transformado en una proteína activa. Cadena 5”—3” es la codificante ARN mensajero

5” 3” ATGCCGTTAGACCGTTAGCGGACCTGAC

TACGGCAATCTGGCAATCGCCTGGACTG ARN mensajero

AUGCCGUUAGACCGUUAGCGGACCUGAC

Pista: La clave del procesamiento esta en los intrones.

El Código Genético: El código consiste al menos de tres bases. Para representar 20 aminoácidos un código genético

El código genético consiste en 61

debe consistir al menos de tres letras (triplete). Si uno considera las posibilidades de arreglo de cuatro le-tras agrupadas de a tres (4 x 4 x 4) tenemos 64 posibilidades de palabras a codificar, o 64 posibles co-dones (secuencia de tres bases en el ARNm que codifica para un aminoácido específico o una secuen-cia de control).

codones para aminoácidos y 3 codones de terminación, que de-tienen el proceso de traducción. Es redundante, en el sentido que tiene varios codones para un mis-mo aminoácido. Por ejemplo, la glicina es codificada por los codones GGU, GGC, GGA, y GGG. Si un codón muta por ejemplo de GGU a CGC, se especifica el mismo aminoácido.


Tripletes codificadores de los aminoácidos

En el cuadro anterior están señalados los tripletes de iniciación y los de terminación o de parada, que son generales para la síntesis de cualquier proteína, muestran los lugares donde se inicia la síntesis y donde termina. Los ribosomas son las estructuras de la célula donde se sintetizan las proteínas, están formados por una subunidad pequeña (30S) y una subunidad grande (50S) el ARNr difiere en cada uno de ellos. La subunidad pequeña tiene el sitio para que se pegue el ARNm. La subunidad grande tiene dos sitios para el RNAt. Proceso de síntesis El ARN de transferencia (ARNt) tiene forma de trebol y es el que lleva el aminoácido al ribo-soma cuando el codón lo "llama". En la parte terminal del brazo mas largo del ARNt se encuentran tres bases, el anticodón, que son complementarias con el

codón

Existen 61 RNAt diferentes, cada uno posee un sitio diferente para pegar el aminoácido y un anticodón diferente. Para el codon UUU, el codon anticomplementario es AAA. La unión del aminoácido apropiado al tARN esta controlado por una enzima: la aminoacil-tRNA sintetasa. La energía para la unión del aminoácido al tARN proviene de la conversión de ATP (ade-nosín-trifosfato) a AMP (adenosín-monofosfato).


La traducción es el proceso de convertir las secuencias del ARNm en una secuencia de aminoácidos. El código de iniciación es el AUG que codifica para el aminoácido metionina (Met). La traduc-

ción no ocurre si no está el codón AUG, la metionina (en realidad la formil-metionina, f-Met ) es siempre el primer aminoácido de la cadena polipeptídica, y frecuentemente se elimina al final del proceso.

Un nuevo ARNt lleva otro aminoácido al sitio vacío del complejo ribosoma /mARN y posteriormente se forma un enlace peptídico con el aminoácido del sitio ocupado.


• El complejo se mueve a lo largo del mARN hasta el próximo triplete, liberando el sitio A. El nuevo ARNt entra en el sitio A y se repite el proceso. Cuando el codón es de terminación, un factor de liberación se pega al sitio, parando la traducción y liberando al complejo ribosómico del mARN. A menudo muchos ribosomas leen el mismo mensaje y forman una estructura conocida como polisoma. De esta manera la célula puede rápidamente fabricar varias proteínas similares.

Esquema que muestra las etapas de síntesis de una proteína, cada tres escalones del ARN mensa-

jero se llama codón y los tres escalones del ARNt se llaman anticodón.


2. Las cositas sexuales entre las luciérnagas

Las proteínas producidas a nivel celular definen comportamientos en los sistemas vivos

La hembra llama al macho El macho responde

Y hacen cositas…..

Información Las luciérnagas son unos escarabajos voladores. Las hembras se encienden en medio de la noche para atraer a los machos, pudiéndose apagar para ocultarse si detectan algún peligro. Son capaces de gene-rar luz mediante un órgano especial situado en la parte inferior del abdomen, por un proceso de oxi-dación de carbono e hidrógeno que ocurre muy rápidamente. Este proceso recibe el nombre de bio-luminiscencia. Las luciérnagas producen destellos permitiendo que el oxígeno inspirado a través de las tráqueas ab-dominales se combine con una sustancia llamada luciferina bajo el efecto catalítico de la enzima

Las hembras de las luciérnagas comedoras de insectos, poco frecuentes, imitan los destellos de otras hembras no depredadoras. Cuando un macho incauto se posa cerca de ellas, la hembra depredadora reduce la intensidad de sus destellos, imitando con mayor precisión las señales más débiles de la hembra no depredadora, hasta que la presa queda a su alcance. La mayoría de las luciérnagas, no obs-tante, sólo comen polen y

luci-ferasa. El ritmo de los destellos es controlado por los abundantes nervios presentes en el órgano lumi-niscente del insecto; la duración de estas señales luminosas depende del tiempo que tarde la luciferina en oxidarse. Machos y hembras, para reconocerse, emiten destellos de luces intermitentes cuya fre-cuencia y longitud de onda difieren de una a otra especie, con lo que evitan inútiles encuentros entre individuos pertenecientes a diferentes especies. Los machos de la luciérnaga europea vuelan de noche en busca de las hembras ápteras. Éstas emiten una luz verdosa en la cara inferior del extremo poste-rior del abdomen mientras permanecen en la hierba.

néctar

.


***Cuestionamientos 1. La molécula de luciferina se produce cuando una hembra llama al macho, implica cambio de energía ______________ a energía _______________ 2. Explica la relación entre el comportamiento sexual de las luciérnagas y los genes que se trasmiten entre las generaciones de luciérnagas. 3. Que relación tienen los genes de las luciérnagas y la producción de destellos de luz durante el apa-reamiento? 4. Cómo explicas que las luciérnagas progenitoras y las descendientes tengan la capacidad de generar destellos de luz durante el apareamiento. 5. Cómo producen luciferinas las luciérnagas? 6. Propón un titulo para el siguiente esquema. 7. Elabora una frase que explique el mecanismo de producción de destellos luminosos por las luciér-nagas.

Título: ___________________________________________________________________


Frase____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________


3. Las proteínas producidas a nivel celular definen las estructuras de los sistemas vivos

El gorila albino que tuvo un descendiente negro fue engañado por la gorila?

***Esta actividad tiene como propósito que aprendas a interpretar el siguiente orden de conceptos a partir de la observación y análisis de los siguientes esquemas y propongas la solución al dilema pre-sentado.

ADN --- ARN --- PROTEÍNA --- FENOTIPO aprendizaje son: El enamoramiento

El casamiento El nacimiento del hijo

La decepción por la infidelidad El hijo que esperaba

El dilema

¿Cómo le explicarías a este gorila las causas por las que sus descendientes no coinciden con lo que el esperaba?


4. Qué opinas de la noticia “Rey Tonga que vendió los genes de sus súbditos”. Las proteínas que se producen a nivel celular, definen las funciones que se aprecian a nivel de orga-

nismo y de población Instrucciones ***De acuerdo a la lectura “El rey Tonga vende los genes de sus súbditos”, reflexiona y responde lo siguiente: 1. Que relación encuentras entre la obesidad y la síntesis de proteínas? 2. Que mecanismo podría haber utilizado el rey tonga para proporcionar muestras de los genes de sus súbditos a los laboratorios de investigación farmacéutica? 3. El rey vendió los genes? 4. Que importancia tiene la investigación que va a realizar Autogen? 5. Plantea una posible hipótesis de investigación especificando las variables a considerar 6. Diseña 1 o 2 diapositivas en power point para que presentes al grupo las conclusiones a las que lle-garon en tu equipo, con relación a este artículo, donde expliques la relación de esta noticia con los genes, la expresión de los mismos y la repercusión funcional que se observó en los organismos y en la población mencionada.

EL REY DE TONGA VENDE LOS GENES

DE SUS SÚBDITOS David Jiménez El Mundo

– Hong Kong Una empresa australiana busca las causas de la obesidad entre la pobla-ción de la remota isla del Pacífico y a cambio del ADN les promete medicación gratis El re-ino de Tonga ha cedido los derechos de inves-tigación sobre los genes de sus 108.000 habi-tantes a una empresa australiana. La isla del Pacífico Sur permitirá así a la multinacional Autogen, con sede en Melbourne, tomar mues-tras de sangre y ADN de toda su población a

cambio del compromiso de que los beneficios de la investigación sean aplicados gratuita-mente entre los tongueses. El acuerdo podría incluir, además, una cantidad de dinero o ac-ciones de la compañía. Las islas remotas son ideales para la investigación genética porque sus poblaciones han permanecido invariables durante siglos y se puede indagar en sus oríge-nes y evolución con mayor precisión. Tonga ha estado durante años en la mente – Hong Kong Una empresa australiana busca las cau-sas de la obesidad entre la población de la re-mota isla del Pacífico y a cambio del ADN les promete medicación gratis El reino de Tonga ha cedido los derechos de investigación sobre los genes de sus 108.000 habitantes a una em-presa australiana. La isla del Pacífico Sur per-mitirá así a la multinacional Autogen, con sede en Melbourne, tomar muestras de sangre y ADN de toda su población a cambio del com-promiso de que los beneficios de la investiga-ción sean aplicados gratuitamente entre los tongueses. El acuerdo podría incluir, además, una cantidad de dinero o acciones de la com-pañía. Las islas remotas son ideales para la in-vestigación genética porque sus poblaciones han permanecido invariables durante siglos y se puede indagar en sus orígenes y evolución con mayor precisión. Tonga ha estado durante años en la mente

http://www.elmundo.es/


de varias empresas especializadas en la investigación genética debido al inusual núme-ro de personas obesas que tiene el país. El rey de Tonga, Taufaahau Tupou IV, ya promovió hace dos años una dieta general entre la pobla-ción y los científicos creen que el estudio de la isla podría ofrecer pistas decisivas para cono-cer las causas del exceso de peso. Los científi-cos creen que será más sencillo encontrar las causas genéticas de la obesidad en Tonga por-que su población no está expuesta a muchos de los factores de riesgo de los países occidenta-les, como la comida rápida y o la vida de ofi-cina. El lema del monarca local -«comer me-nos, ejercitar más»- se institucionalizó después de que un estudio gubernamental mostrara la gravedad de la situación sanitaria del país. El informe desvelaba que el 62% de las mujeres de entre 30 y 49 años y el 10% de los varones estaban «excesivamente gordos». Como con-secuencia de ello, la incidencia de diabetes, hi-pertensión y enfermedades coronarias se re-veló también especialmente alta entre los habi-tantes de las islas. Medicinas gratis La empre-sa Autogen ha prometido que cualquier medi-cina que se produzca gracias a sus investiga-ciones en Tonga será distribuida gratuitamente entre sus habitantes. Tonga se convierte así en el segundo país que cede los derechos genéti-cos de su población a la investigación. El Go-bierno de Islandia ya lo hizo el pasado mes de febrero al autorizar la entrega de los historiales médicos de sus 270.000 habitantes a una em-presa estadounidense para facilitar el estudio de su evolución genética. Al igual que Tonga, Islandia presenta una población homogénea debido a la escasa inmigración que ha recibido desde la llegada de los primeros vikingos hace cerca de 1.000 años. El acuerdo que negoció el Gobierno islandés incluye una opción sobre los futuros beneficios. La Asociación para la

Protección Humana, creada en Islandia para luchar contra la venta de los derechos genéti-cos, ha mostrado su indignación con lo que considera una utilización de la vida privada de las personas. «Los intereses del individuo de-berían estar en primer lugar, pero se están po-niendo detrás de los de la empresa por razones económicas», según Einar Arnason, profesor de genética de la Universidad de Reikiavik. Tonga es el único país del Pacífico Sur que nunca ha sido invadido. Muchas de las comu-nidades que habitan en 41 de sus 171 islas apenas habían tenido contacto con el exterior hasta hace unos pocos años. Los investigado-res de Autogen creen que por ello será más sencillo identificar qué genes están relaciona-dos con la obesidad o la diabetes y por qué se han cebado con los tongueses. Para más in-formación: FAQ de gen

http://www.autogen.com/FAQs.ht

http://www.autogen.com/FAQs.ht�

40 Duplicación-Transmisión. Arechavaleta H Y/López F N/Pérez A S/Ramírez G G

¿Por qué se considera a la Variación Genética como la base molecular de la biodiversidad?

Célula progenitora en etapa G1

Célula progenitora en etapa S

Pro, meta, ana y telefase

Células hijas, clones de la progenitora

Antes de dividirse en dos, duplica la infor-

mación genética

Meiosis


¿Cómo se duplica y se transmite la información genética en los sistemas vivos?

I. Descubre la idea general de esta estrategia *** A partir del análisis de este mapa responde que le ocurre a la información genética para que un organismo se pueda reproducir.

*** Elabora una pregunta a partir de la información previa relacionada con la información del mapa.

InformaciónGenética

Reproducción

Transmisión

Duplica

CélulasSomáticas

CélulasProcariotas

Células Sexuales

AmitosisMitosis Meiosis

sePara la

Por procesos de

enen en

Asociado a

InformaciónGenética

Reproducción

Transmisión

Duplica

CélulasSomáticas

CélulasProcariotas

Células Sexuales

AmitosisMitosis MeiosisAmitosisMitosis Meiosis

sePara la

Por procesos de

enen en

Asociado a


II. Que sabes de la duplicación del ADN *** Observa el esquema del ciclo de vida de un estudiante del CCH y agrega la información que falta en cada proceso.

Figura tomada de Curtis, Elena y N. Sue Barnes. Biología. 6ª.edición. Panamericana.

*** De acuerdo al esquema anterior realiza las siguientes actividades.

1. Señala con rojo las etapas y las partes del organismo donde se realiza la mitosis. 2. Señala con azul las etapas y las partes del organismo donde se realiza la meiosis. 3. Explica para que te sirve la mitosis. 4. Explica para que te sirve la meiosis. 5. Señala con morado las etapas donde se realiza la duplicación del material genético.

6. Indica el lugar en el ciclo de vida donde se realiza la transmisión del material nuclear a tus

descendientes.


III. Modelo de la duplicación del ADN *** De acuerdo a la información anterior elabora un modelo que represente como se duplica el material genético, considerando el esquema y el procedimiento descrito. *** Explica tu modelo a los compañeros de los demás equipos.

Figura tomada de Curtis, Elena y N. Sue Barnes. Biología. 6ª.edición. Panamericana.

Procedimiento 1. Corta rectángulos de cartulina en los tamaños y colores que se indican a continuación:

Azúcares: 36 trozos color café, 2cm. X 2cm c/u Fosfatos: 36 trozos color gris, 1cm. X 2cm. c/u Adeninas (A): 12 trozos verdes, 1cm. X 2cm c/u Timinas (T): 12 trozos amarillos, 1cm X 2cm c/u Guaninas (G): 6 trozos rojos, 1cm X 2cm c/u Citosinas (C): 6 trozos morados, 1cm X 2cm c/u


2. Para hacer un modelo de un nucleótido, pega con cinta un grupo fosfato, un azúcar y una molécula de guanina (G)

3. Arma ocho modelos de nucleótidos con las siguientes bases nitrogenadas:

3 timinas (T); 3 adeninas (A); 2 citosinas (C).

4. Para elaborar un modelo de una hebra de ADN, pega con cinta el azúcar de cada nucleótido con el grupo fosfato del siguiente nucleótido, en este orden:

G T T A C A A T C.

5. Construye una hebra de ADN que sea complementaria a la primera. Pega los nucleótidos de la segunda hebra como hiciste en el paso 4. Anota la posición de las bases en ambas hebras de tu modelo.

6. Coloca las dos hebras, una junto a otra, de modo que sus nucleótidos complementarios que-den frente a frente. No unas con cinta las hebras. Escribe “original” en cada una.

7. Separa las dos hebras. Simula la acción de la polimerasa de ADN construyendo una nueva

hebra complementaria para cada hebra original. 8. Pega con cinta las bases de cada nueva hebra a las bases complementarias de la hebra corres-

pondiente. *** Responde lo siguiente. a. Compara los nuevos modelos de ADN de dos hebras con el modelo de ADN original. ¿Son idénticas sus secuencias de nucleótidos? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ b. ¿Qué problemas podrían surgir si el ADN no se copiara exactamente durante la duplicación? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ c. ¿Qué es un clon? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ d. ¿En alguna parte de tu organismo formas células con el mismo número de cromosomas? Si tu respuesta es afirmativa da ejemplos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________


IV. Sexual o asexual

*** Analiza los siguientes hechos • A pesar de la gran diversidad de sistemas vivos sólo se han identificado dos tipos de reproduc-

ción: la asexual y la sexual.

• Las especies que se reproducen asexualmente pueden ser procariontes que utilizan el meca-nismo llamado amitosis. Y en los eucariontes el mecanismo es la mitosis.

1. ¿Por qué en los procariontes se llama amitosis? 2. ¿En que grupos de organismos sólo hay “mamás”, es decir para producir hijos no se

requiere la presencia de otro organismo?

• Los que se reproducen sexualmente que son eucariontes requieren de la formación de células especializadas llamadas gametos o células sexuales que se forman por medio de la meiosis.

3. ¿Qué ventajas y desventajas tienen los organismos que se reproducen sexualmente y

asexualmente?

*** Observa los siguientes esquemas y encuentra las diferencias que existen en los procesos de reproducción celular como:

a) numero de cromosomas b) forma del ADN c) señala la fase en la que se duplica el material nuclear (mitosis) d) señala la fase en la que se observa la duplicación del ADN e) señala la fase en la que se acomodan los cromosomas f) ubica la fase de separación de cromátides.


Figuras tomada de Curtis, Elena y N. Sue Barnes. Biología. 6ª.edición. Panamericana.

¿En conjunto qué explican las cuatro fases de la mitosis?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


V. La boda de las Drosophilas

En un frutero se conocieron una mosca hembra luciendo hermo-sas alas normales y patas largas, a su lado estaba una atractiva mosca macho muy fuerte, de patas cortas y alas cortas. Al acer-carse descubrieron la química del amor, se enamoraron y deci-dieron propagar sus genes, el problema que tuvieron es que el papá de la mosca hembra se oponía a esa relación porque consi-deraba que todos sus nietos iban a salir muy feos, pues pensaba que la pareja de su hija tenía genes dominantes, pero no fue así.

***Esquematiza lo siguiente:

1) El genotipo de la mosca hembra suponiendo que es de raza pura 2) El genotipo de la mosca hembra suponiendo que es heterocigota para las dos

características 3) El genotipo de la mosca macho 4) Los genotipos de los gametos de las dos moscas hembra 5) Los genotipos de los gametos de la mosca macho 6) La cruza del macho con cada tipo de hembra 7) Menciona que genotipo pueden tener los descendientes de cada pareja.

*** ¿El papá de la mosca hembra tenía razón al pensar que sus nietos iban a ser co-mo la pareja de su hija? Explica.

Meiosis

Hembra: Patas largas y alas normales

Macho: Patas cor-tas y alas cortas


Expresión de la información genética en las relaciones alélicas

¿Cómo incide en la variación la formación de nuevos alelos?


Expresión de la información genética. Relaciones Alélicas. Aprendizaje:

Compara las relaciones entre alelos en la transmisión y expresión de la informa-ción genética, para comprender la variación.

Presentación. Esta estrategia promueve la construcción de un esquema que permita comprender la herencia a través de las relaciones alélicas, explicar la herencia de caracteres a partir del modelo mendeliano en un grupo de reproducción y aplicarlo al análisis y solución de problemas en genética. Así mismo, solucionar problemas de herencia no mendelianos como alelos múltiples, codominancia, intermedia y poligenes. La actividad central es la solución de problemas que implican los diferentes tipos de re-laciones alélicas, para lo cual se proponen actividades previas que ayudan a reconocer y reafirmar conceptos clave en estos problemas.

I Objetivos

*** Con base a la información que se presenta a continuación y al análisis de la red conceptual plantea una pregunta a resolver, que sirva como objetivo(s) de la pre-sente estrategia. Toma en cuenta la siguiente secuencia de ideas: relaciones alélicas, variación y su repercusión en la evolución.

La mutación es un cambio en el DNA, se puede dar a nivel de bases de nucleótidos, y/o en cromosomas completos y la recombinación es la que produce nuevas mezclas de genes, se lleva a cabo en la meiosis y en la reproducción sexual principalmente8.

Al analizar los grupos de individuos que heredaron la expresión de los caracteres de sus progenitores, se aprecian importantes diferencias; en un alto porcentaje sus características son idénticas (homocigosis), algunos otros presentan dos alternativas(heterocigosis dominancia – recesividad), , en otros más se presentan tres alternativas (dominancia incomple-ta/codominancia), en otros, existen más de tres opciones para una misma característica (alelos múltiples, poligenes, etc.). Es decir, ha habido proce-sos de mutación y recombinación que han dado como resultado esta varia-ción

8 Algunos procariontes presentan recombinación como estrategia que genera variaciones por intercambio de genes pero no se asocia a reproducción.

en el acervo genético de una población o especie. Denominamos ale-los a las diferentes alternativas de un gen.


Red Conceptual.

Pregunta (s): La elabora el equipo. ¿_________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________? Diagnóstico: *** Elabora un póster en el que se ejemplifique cada una de las relaciones alélicas mencionadas.

formados por

sufren

orig inando

por medio de

como la como la

como la como la

su jetos a

para efectuar su

produciendopropicia la

Cromosom a

Genes

M utación

Ale los

Variación

Recom binación

T ransm isión

Relaciones Ale l icas

Homocigosis Ale los M ul tiples y Pol igenes

HeterocigosisCodom inancia y Dom. In term edia


II Cromosomas y Alelos a) La siguiente lectura te ayudará a reafirmar conceptos relacionados con

los cromosomas como portadores de los genes y lo que sucede con ellos

durante la reproducción sexual. Las moléculas de DNA portan y transmiten la información hereditaria de todos los seres

vivos, en secuencias de nucleótidos específicos llamados genes los cuales codifican

la secuencia específica de los aminoácidos que conformaran las proteínas. Esta infor-

mación esta arreglada en forma de cromosomas los cuales están contenidos en el

núcleo de las células de los organismos eucariontes. En las células de un organismo

diploide, los cromosomas se presentan en pares llamados homólogos, semejantes en

apariencia y con los mismos genes. Las secuencias de nucleótidos de los genes pue-

den variar en cromosomas homólogos debido a las mutaciones y recombinaciones que

se han presentado en el DNA de ese organismo o en sus antecesores. Durante la

meiosis los cromosomas homólogos se separan, quedando un miembro de cada par en

cada célula haploide hija o gameto. En la reproducción sexual, cada descendiente reci-

be un miembro de cada par de cromosomas homólogos que provienen de sus dos pa-

dres, completando así su juego diploide de cromosomas.


*** Con ayuda de las imágenes contesta los cuestionamientos. 1 ¿Cuáles son cromosomas homólogos y porqué? 2.. ¿Coloca el nombre a cada estructura señalada?

3. La región del cromosoma que se fija al huso acromático durante la mitosis se denomina: ________________________ 4. El cariotipo de las células somáticas del perro tienen 78 cromosomas. en el perro, 2n= ____________________________ 5. En la especie humana: n= __________ cromosomas. 6. Si las células somáticas 2n de una determinada especie de helecho tienen 16 cromosomas, sus esporas tendrán: ___________________________________ 7. Si los gametos de una determinada especie de musgo tienen 20 cromosomas, las esporas tendrán: ______________ b) Genética y reproducción


*** Observa y escribe un párrafo que explique las imágenes, aplica tus conoci-mientos relacionando los conceptos de reproducción y genética.


ab

c

d

ef

g

h

i

j

kl

m

ab

c

d

ef

g

h

i

j

kl

m

III Relaciones alélicas El lugar físico específico de un gen dado en un cromosoma recibe el nombre de

locus. Las secuencias de nucleótidos diferentes en el mismo locus del gen en dos cro-mosomas homólogos producen formas alternativas de genes, llamados alelos. Estas nuevas secuencias han surgido a través de mutaciones por lo que los alelos resultantes se denominan alelos mutantes. Los alelos originales con frecuencia son llamados alelos silvestres

*** En la siguiente imagen se identifican los alelos mutantes, con su respectiva

nomenclatura y ubicación en el cromosoma (locus). a) Con ayuda de cartulina o fomi elabora los dos cromosomas homólogos. b) Recorta rectángulos para representar a los genes, tanto mutantes como sil-

vestres c) Representa la dominancia y recesividad en los genes a, b, i, j d) Representa la codominancia en los genes : g, l e) Representa: dominancia intermedia en el gen m. f) Representa cruzas entre los distintos progenitores uno para cada tipo de rela-

ción alélica.


*** En la siguiente figura se esquematiza la ubicación de varios genes en el cromosoma de la mosca. A partir de dicha in-formación realiza lo siguiente. 1. selecciona algunos de los genes mutantes y represéntalos en el cromosoma dos. 2. Con la ayuda de un papel albanene dibuja como se verían estos genes mutantes si se expresaran en el fenotipo de la mosca


IV. Fenotipos vemos………genotipos no sabemos ¿o si?

Con seguridad alguna vez te habrás preguntado por que te pareces más a uno de tus progenitores, o porque tu hermano tiene los hermosos ojos de la abuela y tu no. Tal vez la pregunta puede ir más allá, ¿Por qué los leones generan leones?

Si conocemos el fenotipo de los individuos, el tipo de relación alélica, o posible-mente el parentesco entre individuos podemos dar muchas respuestas acerca de cómo los sistemas vivos heredan ciertos rasgos. A continuación presentamos un modelo para la solución de problemas que involucren relaciones alélicas.

Al analizar minuciosamente un grupo de reproducción como por ejemplo las moscas Drosophila melanogaster

Respecto al tamaño de las alas se encontrará que algunas moscas las presen-tan normales (largas) y otras vestigiales (cortas).

que se encuentran donde hay fruta en descomposi-ción, notará que no todas son idénticas. Pues habrá mosquitas que presenten por ejemplo distinto color del cuerpo, diferente tamaño de alas, diferente color de ojos, en-tre otras.

Si se seleccionan solo moscas con alas de tamaño corto y se reproducen, su descendencia presentará siempre alas de tamaño corto entonces se generará una línea pura de alas cortas.

Ahora, si se cruzan moscas con alas largas y su descendencia siempre presenta alas largas, entonces se tendrá una línea pura de moscas con alas largas.

Pero, ¿Qué sucederá si se cruzan individuos de la línea pura de alas largas con individuos de la línea pura de alas cortas?

Si consideramos que 1. El alelo que codifica para alas normales (largas) es dominante, y lo representa-

mos con la letra: A 2. El alelo que codifica para alas vestigiales (cortas) es recesivo, y se representa

con la letra: a


3. Las posibles combinaciones de estos dos alelos en la población, da los siguien-tes genotipos y fenotipos.

Individuos de línea pura con alas largas (homocigotos dominantes) AA Individuos de línea pura con alas cortas (homocigotos recesivos) aa Individuos con los dos alelos diferentes con alas largas (heterocigotos) Aa Por tanto, se podrán efectuar seis tipos de cruzas distintas que se muestran en la tabla siguiente:

Progenitor A Progenitor B AA X AA AA X Aa AA X aa Aa X Aa Aa X aa aa X aa

Cabe destacar que todos los problemas en los que se involucra una sola característica, necesariamente debe corresponder a cualquiera de estas combinaciones entre proge-nitores. A continuación se da paso a paso, el desarrollo de un problema acerca de la herencia Mendeliana de caracteres dominantes y recesivos, lo cual puede ser divertido y fácil, si se es metódico en el trabajo. Este modelo podrá aplicarse en forma general para la so-lución de este tipo de ejercicios. Problema:

En las cruzas entre moscas heterocigóticas para tamaño de alas, determinar como será la descendencia de la primera generación (F1) en cuanto a sus frecuencias genotípicas y fenotípicas.

Paso 1. Determinar el carácter a que se refiere el problema: Tamaño de las alas. Paso 2. Escribir las alternativas alelomórficas para el carácter: Largas y cortas Paso 3. Determinar la relación alélica y su simbología: Dominancia y recesividad.

Alas largas carácter dominante A Alas cortas carácter recesivo a


Paso 4 Determinar el genotipo y fenotipo de los progenitores.

Macho Aa (alas largas) Hembra Aa (alas largas)

Paso 5. Escribir la cruza

Aa X Aa

Macho A y a Hembra A y a.

. Paso 6. Determinar las características de los posibles gametos para cada progenitor.

Paso 7. Construir el correspondiente cuadro de Punnet.

A a

A AA Aa

a Aa Aa


Paso 8 Calcular las proporciones genotípicas.

Frecuencia genotípica:

AA = 25%, Aa = 50%, aa = 25%, Paso 9. Calcular las proporciones fenotípicas. .

Frecuencia fenotípica: con alas larga = ¾ (75%); con alas cortas = ¼ (25%).

Paso 10. Dar respuesta al problema planteado. .

Frecuencia genotípica: AA = ¼, Aa = ½, aa

= ¼, Frecuencia fenotípica: con alas larga = ¾; con alas cortas ¼.

¡APLICA TUS HABILIDADES! (Ejercicios) *** Caso 1. ¿Podrías explicar de acuerdo a las siguientes representaciones, la

cruza de los individuos de la F1 para obtener las frecuencias correspondientes a la si-guiente generación F2? Aplica el procedimiento anterior.

A a

A AA ¼

Aa ¼

a Aa ¼

Aa ¼


*** Caso 2. En la genética se suele utilizar árboles genealógicos que son gráficos en el que se representan las diferentes relaciones de parentesco, así como la herencia de caracteres en cues-tión.

Una mujer tiene el pelo rizado y su marido tiene el pelo lacio. Cuando se enteran

que van a tener un hijo se preguntan cómo será el pelo de éste. La madre argumenta que los tendrá lacio porque el padre de ella (abuelo del futuro niño) tenía el pelo lacio. El marido responde que debería tenerlo rizado porque sus dos padres (los abuelos pa-ternos del futuro niño) tienen el pelo rizado. Sabiendo que se trata de un carácter au-tosómico, determinar quien tiene la razón.


*** Caso 3.El albinismo en el hombre es la ausencia del pigmento en el cabello, piel y ojos.

Determina razonadamente a partir de la genealogía: a) Si el albinismo está determinado por un gen dominante o recesivo. b) Si esta o no ligado al sexo.

*** Caso 4.

Las flores del dondiego de noche pueden ser blancas, rojas o rosas. Los genes para ro-jo (R) y para blanco (R’) presentan herencia intermedia. A la vista de lo que se observa ¿Qué podemos decir del fenotipo y del genotipo?:


*** Caso 5.

Elabora una pequeña investigación a partir de la información que se muestra en la si-guiente imagen: Ejemplos de caracteres genéticos mendelianos en la especie humana.


*** Caso 6. Grupos sanguíneos

Los tipos de sangre ABO de los seres humanos constituyen un ejemplo de la herencia por alelos múltiples. Los tipos sanguíneos A, B, AB, u O son resultado de tres diferen-tes alelos de un solo gen (generalmente designado IA, IB e i. Este gene dirige la síntesis de glucoproteínas que son “marcadores de identificación” que sobresalen en la mem-brana de los eritrocitos.

Un hombre tiene sangre tipo A y su mujer, tipo B. Un médico determina el tipo de san-gre de sus cuatro hijos y se asombra de encontrar uno da cada uno de los cuatro tipos de sangre. El médico no está familiarizado con la genética y llama a usted para que le explique cómo pudo llegarse a este resultado. Prepare un diagrama para explicarle es-to. *** Caso 7 Poligenes Algunos caracteres, como el tamaño o estatura, peso, color, tasa metabólica y comportamiento no son el resultado de las interacciones de uno, dos o varios genes, sino el resultado acumulativo de muchos genes, cuyo tipo de herencia se le denomina poligénica. Un carácter afectado por un buen número de genes no muestra una clara diferencia entre los grupos de individuos, sino una gradación de pequeñas diferencias que se conoce como “variación continua”. Los poligenes son los encargados de la herencia del color de la piel en los seres humanos, en el ejemplo suponemos que para determinar esta característica in-tervienen alelos de cuatro loci distintos, los puntos negros representan alelos que determinan la tez oscura. A mayor número de estos tanto más oscura es la piel debido a que los alelos determinan dicha característica de manera aditiva. ¿Cuántos fenotipos existen en este ejemplo? ¿Cuál fenotipo presenta una mayor frecuencia? “Padres mestizos, hijos mestizos”, ¿Qué tan cierta es esta frase? Justifica tu respuesta en un breve párrafo.


Conclusión. Con ayuda de la información obtenida al resolver los casos 2, 4, 6 y 7 completa la si-guiente información. Caso Genotipos

posibles. Fenotipos Variación

Continua / Disconti-nua

Grado de Variación*

2

4

6

7

*Establece un grado de variación de mayor a menor. En la actividad de Diagnostico elaboraste un póster sobre relaciones alélicas, enriquécelo con la infor-mación del ejercicio anterior, tratando de expresar la siguiente relación

Expresión genética → Variación

66 Fuentes de Variación Carballo H Angel/Arechavaleta H Yolanda

Fuentes de Variación: mutación, recombinación y flujo de genes

¿Cómo se modifica el acervo genético?


Presentación Con 100 moscas y cuatro ambientes se promueve la comprensión de uno de los temas más

importantes en el ámbito del estudio del origen de la biodiversidad a nivel de especie: “la teoría de la evolución” por medio de los ejes prioritarios de las fuerzas de la evolución: selección natu-ral, variación y adaptación.

Objetivos — Reconocer las fuentes de la variación — Explicar de que manera la variación influye en la diversidad biológica

Fase I. Contexto

¿Cuáles son los conceptos básicos para explicar las fuentes de la variación?

Una aseveración biológica que expresa la característica más obvia de los sistemas vivos es: “no hay dos individuos que sean exactamente iguales”. No se necesita ir más lejos que nuestro salón de clases para apreciar la realidad de la variación. Color del pelo o de los ojos, la pigmentación del la piel, la voz; cada carácter exhibe un espectro de variación, en concreto somos una combi-nación de variantes de muchos atributos. Los individuos de la misma especie pueden diferir como consecuencia de la herencia o del am-biente. Sin embargo, sólo aquellas diferencias que se heredan a la próxima generación son de importancia para la evolución. La variación que se presenta en los seres humanos en el color del pelo y los ojos, la pigmentación de la piel y la voz, están bajo el control de genes dentro de la do-tación genética de la población humana y las combinaciones de estos genes con otros miles dan por resultado la formación de individuos humanos distintos entre sí.

¿De donde proviene originalmente esta variación genética?¿Por qué existen ojos azules, verdes, grises, cafés o negros? ¿Cuáles son las fuentes de la variación hereditaria?

Respuestas a estas preguntas vienen desde las ideas de Darwin como factores de cambio evo-lutivo, pero solo con los descubrimientos de la genética moderna se han elucidado las bases de la herencia y las fuentes de la variación hereditarias.

Actualmente se reconocen varias fuentes primarias de variabilidad genética: A. MUTACIÓN

a. Mutación de genes b. Mutación de cromosomas

B. RECOMBINACIÓN c. Heterocigosis (cruzamiento entre dos tipos de padres homocigóticos) d. Arreglo al azar de material genético e. Entrecruzamientos (intercambio genético entre cromosomas)

C. Flujo genético o migración. En última instancia, las mutaciones son la fuente del material genético nuevo y diferente que

pueda aparecer en la población. La recombinación es responsable de diseminar los mutantes a toda la población y desarrollar nuevas combinaciones del material genético y la migración puede modificar la composición genética de una población.

Características principales de la mutación genética: 1. Los genes son relativamente estables 2. Cada gene tiene un grado de mutación característico. Coeficiente de mutación.


3. Algunas mutaciones resultan de la pérdida de material genético; muchas sin embargo, son producidas por un cambio en su composición, mas que por pérdida.

4. Para cualquier gene es posible mas de un tipo de mutación. Algunos genes mutan a va-rios alelos diferentes, hecho que es la base de la presencia de varios alelos para un gene (alelos múltiples).

5. La mayor parte de las mutaciones más obvias son perjudiciales para el organismo, pero la mayoría de las mutaciones no son obvias.

6. La mutación es el resultado de un pequeño cambio en la estructura química de los seg-mentos de las moléculas de DNA que son los genes; las cuales se traducen en la produc-ción de distintos sistemas proteínicos; además, el DNA nuevo o mutante, puede duplicar-se y ser heredado por las generaciones subsecuentes.

7. La mutación es al azar, ya que la naturaleza del estímulo ambiental, que activa el cambio químico, no determina el lugar o el sentido del cambio de la mutación.

8. Aun más complejas, pero basadas en e mismo patrón de interacción genética, son las ca-racterísticas reguladas por diferentes genes, de modo tal que cada uno contribuye sólo en una pequeña parte del efecto total del genotipo. Estos grupos de genes son los denomina-dos poligenes.

9. Otra característica de los genes que contribuyen a la variación, es el fenómeno de pleio-tropismo. Cuando muchos genes afectan a más de una característica. (el alelo que produ-ce las alas vestigiales en Drosophila, causa también una modificación en los órganos del equilibrio, en ciertas cerdas y en la producción de esperma y huevecillos entre otros ca-racteres.)

10. Una indicación final es la interdependencia de los genes ya que la localización en rela-ción con otros. Las posiciones del gene cambian y aparecen nuevas características sin que se halla llevado a cabo ninguna mutación genética.

Las mutaciones cromosómicas provocan cambios en la cantidad o estructura de los cromo-somas. Estas mutaciones pueden cambiar la ubicación de los genes dentro del cromosoma e in-cluso, la cantidad de copias de algunos genes. Se reportan cuatro tipos de mutaciones cromosó-micas: supresiones, duplicaciones, inversiones y translocaciones. Las supresiones consisten en la pérdida de la totalidad o una parte del cromosoma, mientras que la duplicación produce copias adicionales de algunas partes del cromosoma. Las inversiones revierten la dirección y las trans-locaciones se presentan cuando parte de un cromosoma se rompe y se une a otro cromosoma.

Los criadores de plantas y animales a menudo aprovechan las mutaciones benéficas. Por ejemplo, cuando un juego completo de cromosomas no se separa durante la meiosis, los gametos resultantes pueden producir organismos triploides (3N) o tetraploides (4N). la condición en que un organismo tiene un juego adicional de cromosomas se llama poliploidía. Las plantas poliploi-des suele ser más grandes y fuertes que las diploides. Se han desarrollado importantes cultivos de plátanos y cítricos con este método.

¿Que ideas deben de comprender con relación a los conceptos anteriores? De mutación De recombinación: delimitar el alcance y la complejidad del concepto, ya que los genes no act-úan solos De flujo de genes (migración)


¿Qué es lo que se busca realizar con esos conceptos? Modelar en una población hipotética de moscas las fuerzas que explican el origen de la biodiver-sidad y demostrar la forma en la que actúan las fuentes de la variacón para explicarlas de manera coherente y fundamentada. El trabajo se desarrollará a través del trabajo colaborativo considerando cada una de las tres fases con la aplicación de la metodología científica propuesta en equipos donde cada grupo de dos o tres personas resuelva uno de las tres situaciones de aprendizaje y posteriormente las expongan en un evento estudiantil organizado para el efecto.

1ª. Etapa Recreación (instrucciones)

Representar los conceptos que se enuncian tomando como ejemplo las moscas y componer

una monografía, tipo poster (red conceptual, mapa mental, red semántica u otra)

1. Organismo: Ser organizado que presenta características respecto a la especie a la que per-tenece. *** Describe una mosquita como organismo.

2. Fenotipo y genotipo. *** En el genotipo incluir información del locus. (ver mapa genéti-co)

3. Población: Es un grupo de individuos de la misma especie que potencialmente pueden in-teractuar y entrecruzarse, viven en un mismo lugar al mismo tiempo. Está reproductiva-mente aislada de otros grupos semejantes. *** Ejemplifica una población de mosquitas.

4. *** Coloca ejemplares de moscas donde se aprecie el concepto de variabilidad. 5. *** Modela y explica una mutación. ( a partir de la silvestre cualquier variación) 6. Acervo genético: Todos los genes en una población en un momento dado. Es el receptá-

culo del cual los miembros de una población de la siguiente generación, obtienen sus ge-nes. Consiste en todos los alelos o formas alternas de los genes de todos los individuos que conforman la población.

7. *** Flujo de genes ejemplifica con las mosquitas y describe este concepto. Materiales: a. Esquemas de moscas Drosophila, b. Esquemas de moscas con mutaciones, como alas rizadas, extendidas, etc. c. Esquemas de cuatro ambientes que constituyen un solo hábitat debido a que en los cuatro

presentan condiciones que permiten la existencia de poblaciones de moscas.

FRUTERO VERDULERÍA COMPOSTA BASURERO

d. Esquema del mapa genético de la Drosophila sp.


Procedimiento: 1. Pegar en una cartulina las hojas con los esquemas de las moscas, ilustrarlas y recortarlas. 2. Ilustrar los cuatro ambientes tomando en cuenta la siguiente información: las condiciones

ambientales que permiten el crecimiento de poblaciones de moscas de la fruta son: casas y almacenes ampliamente distribuidos en todo tipo de clima, altitud y latitud. Principalmente en frutas que han iniciado fermentación y cualquier tipo de alimento con alto contenido de ácido acético.

3. Seleccionar caracteres del mapa genético y anotar en la parte de atrás de cada mosca su geno-tipo. Respetar la notación del mapa genético que se anexa. Si es posible resaltar

2ª. Fase. Desarrollo

Con el propósito de modelar la dinámica de una población de moquitas de la fruta Drosophila melanogaster, se distribuyeron cuatro demes en también cuatro ambientes para poner de mani-fiesto la acción de las fuentes de la variación: mutación, recombinación y flujo de genes entre las más importantes. Determinar:

los caracte-res seleccionados en las mosquitas.

1. Planteamiento de un problema en forma de pregunta a resolver. 2. Objetivo de la investigación 3. Hipótesis y variables 4. Diseño experimental 5. Resultados 6. Conclusiones 7. Comunicación de la investigación

¿En que coinciden los cuatro espacios de tal manera que se den condiciones para la supervi-

vencia de las moscas?


MODELO EXPERIMENTAL

PROCESO EX-PERIM

DESARROLLO

PROBLEMA

OBJETIVO

HIPOTESIS

DISEÑO

RESULTADOS

CONCLUSIONES


Fase 3. Aplicación. Situaciones problema 1ª. Situación

Los mutantes de La mosca de La fruta Drosophila melanogaster

Si existe un organismo del que se conoce todo, ese es la mosca de la fruta, Drosophila melano-gaster. Comenzó a ser utilizada por Thomas Hunt Morgan en los años 20 por diversas razones, entre ellas, su facilidad de manipulación y la velocidad con la que se reproducen. Además, en las glándulas salivales de sus larvas, se forman unos "cromosomas gigantes", cuatro en total, que permiten observar ciertos fenómenos mutacionales con una facilidad increíble.

Las mutaciones que se comentan a continuación ocurren en poblaciones natura-les con diferentes frecuencias. Las instrucciones genéticas para construir un organismo se sitúan en el ADN, ácido desoxirribonucleico, una larga molécula de nucleótidos, empaquetada gra-cias a unas proteínas. Cada gen, una parte del ADN, tiene capacidad de "ordenar"

ciertas instrucciones o para colaborar con otros genes, para construir cierta característica del or-ganismo. Las mutaciones que observarás a continuación afectan a caracteres visibles, pero exis-ten miles de mutaciones que afectan a otro que no se pueden observar más que por métodos de biología molecular, como los que afectan a estructuras de algunas proteínas. Para construir un organismo algún o algunos genes interactúan entre sí para llevar a cabo su mi-sión. Un defecto en un gen causa, o puede causar, una alteración en el plan de construcción de ese organismo, ya sea afectando a alguna característica o al organismo entero. Las mutaciones no son ni buenas ni malas: algunas son beneficiosas y otras pueden ser letales. Mediante la creación de nuevos genes, las mutaciones son una de las fuerzas que posee la evolu-ción para dar lugar, en algunos casos, a nuevas especies. Los biólogos conocen la función de muchos genes estudiando sus mutantes: si un defecto en un gen causa alas cortas, consecuentemente sabrán qué versión correcta del gen es la que causará las alas normales.

*** Momento 1. Selecciona uno de los cuatro ambientes y coloca una población de 40 mosquitas con fenotipo normal cuyos genomas fueron sometidos a diversos agentes mutagénicos como:

Investiguen y escriban tres posibles agentes

a. ____________________________________________________

b. ____________________________________________________

c. ____________________________________________________

*** Momento 2. Después de varias generaciones se encontraron las mosquitas mutantes que se muestran en la tabla. Con la información correspondiente, explica como alteró la acción de cual-quiera de los agentes mutagénicos a cada mosquita mutante, escribe su genotipo en la parte pos-terior de su esquema.

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Esta es la forma normal, tipo salvaje, de la mosca de la fruta. Observa la forma y longitud de sus alas para comparar con las siguientes.

Esta mutación se conoce con el nombre de alas vestigiales por el redu-cido tamaño de estas. Esta mutación aparece en el cromosoma 2 y es recesiva (ha de portar un gen de cada progenitor para expresar estas alas).

Esta es la variedad curly, de alas curvadas, también matación residen-te en el cromosoma 2. Se trata ahora de una mutación dominante, es decir, con sólo una copia del gen, la mosca ya presenta el carácter. Pero si las dos copias son mutantes, la mosca no sobrevive.

Presenta el cuerpo oscuro, casi negro. La mutación reside en el cro-mosoma 3. Normalmente, este gen es responsable del color tostado normal. Si este gen falta, el pigmento negro se acumula en todo el cuerpo.

Sus ojos son de color naranja. Poseen un defecto en el gen "blanco", que normalmente produce pigmento rojo. En estas moscas, el gen sólo trabaja parcialmente, produciendo menos pigmento del normal.

Con ojos blancos, presentan un defecto también en el gen "blanco", pero en este caso, no producen pigmento alguno.

No presentan ojos. Los genes que poseen las instrucciones para formar los ojos en las larvas están defectuosos.

Poseen patas en lugar de antenas en su cabeza. Algunas células se convierten en patas en ese lugar. El gen defectuoso instruye falsamente a algunas células a convertirse en patas en lugar de en antenas.


2ª Situación Las dos fuentes principales de variación genética son las mutaciones y la recombinación de

genes que resulta de la reproducción sexual. Tú no eres exactamente igual a tus padres biológi-cos, aun cuando ellos te hayan proporcionado todos tus genes. Es probable que te parezcas aun menos a tus hermanos o hermanas. La mayoría de las diferencias hereditarias se debe a la com-binación de genes que ocurre durante la producción de gametos ya que cada cromosoma de un par homólogo se mueve independientemente durante la meiosis. Por ello los 23 pares de cromo-somas que poseemos los humanos pueden producir ¡8.4 millones de combinaciones de genes, to-das diferentes! También durante la meiosis ocurre otro proceso, el cruzamiento al momento de distribuir los cromosomas entre los gametos resultantes. La reproducción sexual puede producir muchos fenotipos pero no cambia la frecuencia relativa de los alelos de una población, pero es una fuente muy importante de variación. Representa la recombinación con tu modelo de las mosquitas En una población A, de X número de moscas con escasos recursos, o adaptados a diferentes condiciones del ambiente como tempe-ratura, humedad, etc. Donde han surgido mutaciones que doblan la fecundidad de sus portadores, pero no afecta la eficacia en la utilización de los recursos. Calcula que sucede con la composi-ción de la población, tamaño y tasa de crecimiento durante un lapso de tiempo. Fundamenta tus respuestas. 3ª. Situación

La migración de individuos seguida dela reproducción produce flujo génico. Debido a que existen pocas poblaciones completamente aisladas de otras de la misma especie, por lo general tiene lugar alguna migración entre ellas. El flujo génico ocurre cuando los individuos que migran se cruzan en su nuevo sitio. Los inmigrantes pueden agregar nuevos alelos al acervo genético de una población o pueden cambiar las frecuencias de los alelos ya presentes si provienen de una población con diferentes frecuencias alélicas. Diseña un modelo que represente este factor de variación retomando algunos casos de mutación y recombinación. Por ejemplo: en un ambiente coloca 50 moscas al azar, determina el acervo genético. Propón algún problema ambiental por ejemplo que la cantidad de ácido acético disminuya drásticamente provocando aumento de la mortalidad. Como se pueden modificar estas condiciones con el flujo de genes.

a. Después de varias generaciones cómo observas a las moscas? b. Se modificó el acervo genético?

Argumenta tus respuestas


Anexo 1. Mapa Genético de Drosophila melanogaster

Genética Bachillerato CCH

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