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- 1. DESAFÍO Nº 2 Profesor Mauricio Hernández Fonseca Biología – 2° Medio Nombre del Estudiante : ________________________________ Curso : __________ DEL NÚCLEO CELULAR AL ADN PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ¿QUÉ ES UN PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN? Es una pregunta que se plantea el investigador o la investigadora luego de observar e identificar las variables involucradas en el estudio. Estas son: la variable manipulada o independiente y la variable respuesta o dependiente. De la observación emergen las variables que están presentes tanto en el problema de investigación como en la hipótesis. Recuerda que el problema debe formularse considerando el posible efecto de la variable independiente sobre la dependiente. Pasos para plantear un problema de investigación Paso 1: observar el fenómeno que se desea estudiar. Paso 2: identificar las variables involucradas. Paso 3: relacionar las variables en una pregunta. Actividad 1: Importancia del Núcleo para la Célula En la medida en que se descubría que el núcleo era una estructura característica de las células eucariontes, resultó ser una gran motivación para los científicos determinar su función. Fue así como en la década de 1930 Joachim Hämmerling realizó uno de los experimentos más reveladores respecto de la función del núcleo. Procedimiento experimental previo Hämmerling trabajó con una célula bastante grande que constituye a un organismo unicelular llamado acetabularia, alga marina que puede alcanzar un tamaño de 10 cm de alto. En las figuras se presentan dos especies de esta alga. Estas dos especies se diferencian en la forma de la umbela o sombrerillo .En Acetabularia crenulata es irregular y en Acetabularia mediterranea es circular. En el pie del alga se destaca la presencia del núcleo. Uno de los trabajos experimentales de Hämmerling se basó en la observación de la gran capacidad de estas algas para regenerar su umbela cuando la perdían, ya que tiempo después de perderla volvían a desarrollar la umbela correspondiente. Hämmerling se preguntó si esta capacidad de regeneración dependía de la información genética contenida en el núcleo, por lo que hizo un experimento en el que extrajo el núcleo en ambas especies, lo que le permitió observar como resultado que no se generaba una nueva umbela. Revisado
- 2. 2 Planteamiento del problema El trabajo experimental anterior fue precedido por la observación atenta de Hämmerling del fenómeno de regeneración celular. Así identificó claramente las variables involucradas. a. Variable manipulada o independiente: la presencia de núcleo. b. Variable respuesta o dependiente: la regeneración de la umbela. Identificadas las variables, las relacionó y planteó el siguiente problema: ¿Qué relación existe entre la presencia de núcleo y la regeneración de la umbela de acetabularia? A partir de la información anterior, responde. a. ¿Cómo se relaciona la observación con la identificación de las variables? b. ¿Cómo se relaciona el experimento con las variables del problema? c. Menciona los pasos para plantear un problema de investigación cualquiera. Obtención e interpretación de resultados Los resultados del experimento anterior confirmaron la hipótesis del científico, en la que sostenía que la regeneración de la umbela dependía exclusivamente del material genético contenido en el núcleo. Es por eso que las algas sin umbela y con sus núcleos extraídos no regeneraron los sombrerillos. Sin embargo, Hämmerling no se conformó con esta interpretación, y para reconfirmarla diseñó el siguiente experimento: Cortó los pedúnculos a nivel de la umbela y a nivel del pie, y los intercambió. Quedaba entonces el pie de A. crenulata con el pedúnculo de A. mediterránea y el pie de A. mediterranea con el pedúnculo de A. crenulata (ver 1) El resultado fue sorprendente, ya que las umbelas que se regeneraron fueron las que correspondían al pedúnculo y no a las del nuevo pie (ver 2). ¿Acaso eran erróneas sus ideas respecto al núcleo como centro de control celular?, ¿contenía el pedúnculo sustancias que permitieran la regeneración de la umbela? Si las umbelas se regeneraban según el pedúnculo que tenían, significaba que habría una “sustancia” contenida en ellos, producida en el núcleo original, que viajaría hacia la parte superior del pedúnculo y regeneraría a la umbela. Por venir del núcleo original, Hämmerling asumía que en algún momento esta sustancia se agotaría (su acción sería transitoria). La curiosidad de Hämmerling lo llevó a seguir investigando, y surgió con ello un nuevo problema que guió el resto de su investigación: ¿Qué sucedería si a las algas regeneradas de la experiencia anterior les cortara las umbelas? Formulación de hipótesis y elaboración de conclusiones a. Según lo anterior, ¿qué hipótesis formularías?
- 3. 3 Para comprobar si su hipótesis era correcta, Hämmerling desarrolló el siguiente diseño experimental: a las algas con la umbela regenerada según el respectivo pedúnculo (experiencia anterior) les cortó las umbelas y esperó a que se regeneraran. Como resultado encontró que se formaron las umbelas correspondientes al pie del alga y no al pedúnculo (ver 3). ¿Increíble no? Confirmó sus resultados luego de permitir que estas se regeneraran varias veces. b. Elabora la conclusión del experimento. Recuerda que esta debe aceptar o rechazar la hipótesis a partir de los resultados obtenidos. COMPRENSIÓN LECTORA CROMOSOMAS Durante la división celular el cromosoma está formado por dos filamentos idénticos. Cada filamento es una cromátida que permanece unida en una región especializada llamada centrómero. Cada cromátida es una molécula única de ADN idéntica al ADN del cromosoma original antes de su duplicación. Las dos zonas de una cromátida separadas por el centrómero reciben el nombre de brazo. Características constantes del cromosoma: Cada especie biológica tiene un número característico de cromosomas en todas sus células, que se mantiene constante. El número de moléculas de ADN o cromosomas es característico de cada especie. En un organismo que se reproduce sexualmente distinguimos dos tipos de células: células somáticas (o del cuerpo) y células sexuales (o gametos). Las células somáticas tienen en su núcleo los cromosomas de a pares, es decir son diploides. Cada miembro del par de cromosomas es conocido como homólogo o cromosoma homólogo. Estos cromosomas homólogos provienen uno del padre y lleva su versión de los genes, y el otro de la madre es portador de los genes de origen materno. Las otras células, las sexuales o gametos sólo contienen un ejemplar de cada pareja de homólogos como resultado de la meiosis, y se dicen haploides. De la fusión de los dos gametos haploides se formará un cigoto diploide, con el número de cromosomas característico de la especie. El número total de cromosomas de una célula diploide se designa 2n, el correspondiente a humanos es 2n= 46. El número haploide de las gametos se designa n, y en humanos es n= 23 cromosomas. Además, la forma de cada cromosoma se mantiene también constante de una generación a otra y es la misma para todos los individuos normales de la misma especie. Las proporciones relativas de los brazos entre sí y el tamaño relativo de los cromosomas son también constantes. Actividad 2: Cromosomas eucarióticos 1. Indica si las siguientes frases son correctas o incorrectas, colocando C o I en el espacio asignado, según corresponda. a. ____ El ADN es un tipo de lípido. b. ____ El ADN es un tipo de biomolécula. c. ____ La cromatina está conformada exclusivamente por ADN. d. ____ La molécula de ADN es visible al microscopio óptico. e. ____ Los cromosomas son el resultado del enroscamiento de la molécula de ADN. f. ____ Los cromosomas se hallan en el interior del núcleo. g. ____ El ADN tiene función energética. h. ____ La molécula de ADN contiene la información hereditaria del organismo al que pertenece. i. ____ En las células sexuales humanas no hay ADN.
- 4. 4 2. ¿Cuántos cromosomas tendrá... a. la célula neuronal del ratón? _____ b. el espermatozoide del cerdo? _____ c. una célula del tallo de la planta de papa? _____ d. el óvulo del chimpancé hembra? _____ e. una célula de la piel del gato? _____ ¿Por qué? ANÁLISIS DE ESQUEMAS ESTRUCTURA DEL ADN “El Modelo de Watson y Crick” Esta molécula constituye el principal material genético de los seres vivos. Contiene la información necesaria para la conformación y funcionamiento de los organismos gracias a su capacidad de expresión. Dentro de la estructura del ADN, las bases nitrogenadas son las que codifican la información genética, ya que es su secuencia la “descifrada” por los ribosomas y “convertida” en moléculas químicas. El ADN se define químicamente como un polímero de monómeros. Cada monómero se denomina nucleótido, el que a su vez está compuesto por un grupo fosfato (P), un azúcar desoxirribosa (D) y una base nitrogenada, que puede ser una de estas cuatro posibilidades: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). Tanto el grupo fosfato como la base nitrogenada están unidos a la desoxirribosa, que corresponde a una pentosa, azúcar de 5 carbonos. El grupo fosfato de un nucleótido se une a la pentosa de otro nucleótido, formando una cadena. El ADN es una molécula que está compuesta por dos cadenas de nucleótidos que se unen entre ellas a través de bases nitrogenadas complementarias: A con T y C con G. Esta doble hebra se pliega y adquiere su forma helicoidal característica. Actividad 3: El modelo del ADN Observa las siguientes figuras y luego completa la tabla correspondiente:
- 5. 5 Nota: Adenina y Guanina = Base púrica, Citosina y Timina = Base pirimídica Característica de la molécula de ADN Bases nitrogenadas de ADN Complementariedad entre las bases nitrogenadas Pentosa de ADN Sitios de unión entre la pentosa, la base nitrogenada y el fosfato Uniones dentro de la hebra Uniones entre hebras Dirección de las hebras
- 6. 6 Actividad 4: Preguntas de selección múltiple 1. En el modelo de ADN de Watson y Crick, las hebras se caracterizan porque I. tienen una disposición antiparalela. II. se unen por puentes de hidrógeno las bases nitrogenadas. III. se unen las bases en forma complementaria A-T y C-G. A. sólo I. B. sólo II. C. sólo III. D. sólo I y II. E. I, II y III. 2. ¿Qué pareja(s) de conceptos está(n) correctamente combinada(s)? I. Pares de bases complementarias = adenina y citosina II. Bases = adenina, fosfato, citosina y guanina III. Azúcar de 5 carbonos = Desoxirribosa A. Sólo I B. Sólo II C. Sólo III D. Sólo I y II E. Sólo II y III 3. El esquema ilustra dos nucleótidos de ADN. 1 y 2 representan, respectivamente, A. fosfato y ribosa. B. desoxirribosa y fosfato. C. fosfato y desoxirribosa. D. fosfato y base nitrogenada. E. desoxirribosa y base nitrogenada. 4. Respecto de la molécula de ADN es incorrecto afirmar que A. es un polímero. B. es bicatenario C. el nucleótido es su unidad estructural. D. siempre se une una base púrica con una pirimídica E. entre citosina y guanina se forman dos puentes de hidrógeno. 5. Para la siguiente secuencia de ADN: ATC GGA TAG, determine la hebra complementaria A. TTG CCT ATG B. TAG GGA TAC C. TAG CCT ATC D. AAG CCT ATC E. UAG GGT AUC 6. Al extraer el ADN nuclear y luego degradarlo, se obtiene(n) como producto(s) I. fosfatos. II. ribosas. III. bases nitrogenadas. A. Sólo I. B. Sólo II. C. Sólo I y III. D. Sólo II y III. E. I, II y III.