BIOLOGÍA MENCIÓN BM-04

B I O M O L É C U L A S I I PROT E Í N A S Y ÁC I DO S N U C L E I C O S

ADN

TRANSCRIPCIÓN

Transcrito primario

(ARN)

ARN mensajero

TRADUCCIÓN

Polipéptido

ARN mensajero

aminoácidos

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1. COMPUESTOS ORGÁNICOS

Proteínas

Las proteínas son los principales componentes de los seres vivos. Constituyen más de la mitad de

la masa seca de una célula y son responsables de una gran cantidad de funciones.

Todas están formadas por la misma estructura básica: son polímeros formados por la unión de

aminoácidos. Éstos últimos son moléculas constituidas por C, H, O, N y en algunos casos poseen

también átomos de azufre (S).

Aminoácidos

Son moléculas formadas por un grupo amino (-NH2), que tiene características básicas, y un grupo

carboxilo (-COOH), con propiedades ácidas. Ambos grupos se encuentran unidos a un mismo

carbono α (Figura 1).

En las proteínas hay 20 aminoácidos diferentes, comunes a todos los seres vivos existentes en la

biosfera y son los que están codificados en los ácidos nucleicos. No obstante, en las células se

encuentran otros que resultan de transformaciones de uno o más de los 20 aminoácidos que se

presentan comúnmente.

Los aminoácidos son las unidades básicas que estructuran las proteínas, por lo tanto, son sus

monómeros. (monómero: mono=uno; mero= unidad).

Figura 1. Fórmula general de un aminoácido.

C NH2HOOC

R

H

(básico)(ácido)

R

HHOOCNH2

Un individuo necesita de un aporte constante de aminoácidos en la síntesis de sus proteínas.

En los organismos heterótrofos algunos de éstos pueden ser sintetizados por el propio

organismo a partir de otras moléculas; otros, en cambio, tienen que ser incorporados en la

dieta.

Los aminoácidos que deben ser incorporados se conocen como aminoácidos esenciales. En el

caso de un adulto son 8 (Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Fenilalanina, Treonina,

Triptófano y Valina).En los lactantes también es esencial la Histidina.

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Polipéptidos

Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos (Figura 2). La unión de dos

monómeros origina un dipéptido; la de tres un tripéptido y así sucesivamente, a éstos se les

denomina oligopéptidos.

Mayores oligomerizaciones (10 a 100 residuos aminoacídicos), se les llama polipéptidos.

Figura 2. Formación de un dipéptido, mediante síntesis por deshidratación. La ruptura de este enlace se realiza agregando H2O, proceso llamado hidrólisis, ambos procesos son biocatalizados.

Cadena polipeptídica

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Los polipéptidos se pliegan, estableciendo formas específicas. Los pliegues se estabilizan por enlaces, incluidos los enlaces hidrógeno y disulfuro

Estructura terciaria

Dos o más polipéptidos se ensamblan para formar moléculas de proteína más grandes. La molécula hipotética que se muestra acá es un tetrámero, formado por cuatro subunidades polipeptídicas

Estructura cuaternaria

Las cadenas polipeptídicas

pueden formar hélices ...

Estructura secundaria

Los monómeros aminoacídicos se unen por un “esqueleto” de enlaces peptídicos, formando cadenas polipeptídicas

Estructura primaria

...o láminas plegadas

Organización estructural de las proteínas

Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos. Cada una de ellas podría adoptar, en principio,

infinidad de formas, (Figura 3) pero in vivo solo presenta una, la más estable y la única que

permite el desarrollo de su función; por lo que si experimentalmente se modifica la forma de la

proteína ésta inmediatamente pierde su función.

Figura 3. Esquema que muestra los niveles de organización proteica.

Propiedades de las proteínas: Sus propiedades físico-químicas dependen de su composición

aminoacídica y de su conformación. Las propiedades comunes a todas las proteínas son dos:

especificidad y desnaturalización.

Especificidad: Cada proteína tiene una función exclusiva, por ejemplo, las enzimas. Cada

individuo posee ciertas proteínas con una secuencia aminoacídica determinada. Es por ello que

cuando existe rechazo de los órganos transplantados significa, que no hubo un reconocimiento

como propias de las proteínas presentes en la superficie del tejido transplantado.

Desnaturalización: Este fenómeno ocurre cuando la proteína es sometida a condiciones

diferentes a las que naturalmente tiene. La desnaturalización se puede hacer mediante

diversos medios físicos y químicos, por ejemplo, cambios de temperatura o cambios en el pH,

lo que determina cambios en la estructura de la proteína, afectando con ello su función.

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Funciones de las proteínas

Las proteínas dirigen prácticamente la totalidad de los procesos vitales, incluso aquellos destinados

a la producción de ellas mismas. Determinan la forma y la estructura de las células. Sus funciones

se relacionan con sus múltiples propiedades, que son el resultado de la composición de

aminoácidos, de la secuencia y del modo en que la cadena se pliega en el espacio (Tabla 1).

Tabla 1. Funciones proteica.

FUNCIÓN EJEMPLOS

ESTRUCTURAL

Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas y participan como receptores o facilitan el transporte de sustancias.

Las proteínas del citoesqueleto, de las fibras del huso, de los cilios y flagelos.

Nucleoproteínas (ácidos nucleicos + proteínas), es el caso de los cromosomas, ribosomas y nucléolos.

Proteínas que confieren resistencia y elasticidad a los tejidos, como el colágeno del tejido conjuntivo fibroso, la elastina el tejido conjuntivo elástico y la queratina de la epidermis.

HORMONAL

La insulina y el glucagón (que regulan la glicemia), la hormona del

crecimiento y la calcitonina (que regula la calcemia).

DEFENSIVA

Las inmunoglobulinas que actúan como anticuerpos.

La trombina y el fibrinógeno que participan en la formación de coágulos, y por ende, evitan las hemorragias.

TRANSPORTE

La hemoglobina que transporta oxígeno y dióxido de carbono en vertebrados y la mioglobina, que lo hace en el tejido muscular. Las lipoproteínas transportan lípidos en la sangre y las proteínas transportadoras de la membrana plasmática que regulan el paso de solutos y agua a través de ella.

CONTRÁCTIL

Actina y miosina son parte de las miofibrillas, responsables de la contracción muscular.

RESERVA

La ovoalbúmina del huevo y la gliadina del grano de trigo, entre otras, son las reservas de aminoácidos utilizadas en el desarrollo del embrión.

ENZIMÁTICA

Las enzimas son catalizadoras de las reacciones químicas dentro de las células, es decir, aceleran la velocidad de las mismas. Son numerosas y altamente especificas. Sin estos catalizadores, dichas reacciones se desarrollarían a velocidades tan bajas que apenas rendirían cantidades apreciables del producto. Muchas enzimas necesitan en su funcionamiento la presencia de algunas sales. Actúa a valores de pH y de temperatura específicas y cualquier cambio brusco de estos factores podría dejarlas inutilizables (desnaturalización). Por ejemplo, la amilasa cataliza la digestión del almidón y la lipasa cataliza la

digestión de los lípidos.

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ACTIVIDAD 1

Consecuencias de déficit proteico.

Complete el cuadro señalando la(s) proteína(s) deficitaria(s).

Consecuencia del déficit Proteína(s)

deficitaria(s)

Problemas en la coagulación

Uñas quebradizas

Estrías en la piel

Anemia

Alteración en la regulación de glicemia

Se enferma con mucha frecuencia

Alteración en la regulación de la calcemia

Alteración en el crecimiento

Aparición de grasa en las heces

Nombre dos nucleoproteínas

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

¿Qué significa que una proteína sea cuaternaria?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Al someter a una proteína a cierta temperatura afectó su función. Explique qué le ocurrió a

la proteína.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

¿Cuántas moléculas de agua se desprenden al formar un polipéptido de 100 aminoácidos?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

¿Cuántas moléculas de agua se consumen al hidrolizar un polipéptido de 100 aminoácidos?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Defina aminoácido esencial

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Escriba el nombre de los aminoácidos esenciales

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por C, H, O, N y P cuyas unidades

monoméricas son los nucleótidos (Figura 4). Hay dos tipos: el DNA y el RNA, ambos polímeros

responsables de contener la información genética y de realizar los procesos que culminan con la

síntesis de proteínas.

El DNA es el material genético que los organismos heredan de sus padres. En él están los genes,

porciones específicas de la macromolécula de DNA, que programan las secuencias de aminoácidos

y que corresponde a la estructura primaria de las proteínas. De este modo, y a través de las

acciones de las proteínas, el DNA controla la vida de la célula y del organismo.

1. Nucleótidos

Los componentes de los nucleótidos son:

Bases Nitrogenadas: son compuestos cíclicos formados por cadenas de carbono. Se

clasifican en bases púricas (adenina y guanina), constituidas por anillos dobles y pirimídicas

(citosina, timina y uracilo), constituidas solo por un anillo.

Azúcar: es una molécula de cinco carbonos, por lo cual, se llama pentosa. Se puede utilizar

desoxirribosa (en ADN) o ribosa (en ARN y nucleótidos libres).

Grupo fosfato: contiene fósforo unido a cuatro átomos de oxígeno.

Los nucleótidos se pueden encontrar dentro de la célula como unidades libres, participando en

numerosos procesos metabólicos o unidos entre sí formando polímeros de desoxirribonucleótidos

(ADN) o polímeros de ribonucleótidos (ARN).

Figura 4. Estructura básica de un nucleótido.

Base nitrogenada

Fosfato

Pentosa

OH en RNA

H en DNA

8

Funciones de los nucleótidos libres

a. Mensajeros intracelulares

En las membranas plasmáticas hay receptores a los que se unen compuestos del medio

extracelular (hormonas, neurotransmisores, etc.). Estas uniones inducen la síntesis de segundos

mensajeros en el interior de la célula, es decir, compuestos sintetizados en respuesta de una

señal externa, los cuales activan o inhiben enzimas. Lo descrito anteriormente es el mecanismo

utilizado por las hormonas de tipo proteica. Muchos de los segundos mensajeros son nucleótidos,

por ejemplo el AMPc (adenosin monofosfato cíclico) Figura 5.

Figura 5. AMPc (adenosin monofosfato cíclico).

b. Transportadores de energía que participan en el metabolismo celular

Algunos nucleótidos pueden estar unidos a una, dos o tres moléculas de ácido fosfórico y dan

lugar a un grupo de compuestos ricos en energía (Figura 3). Cuando los enlaces de estos

compuestos se rompen, la energía se utiliza en las reacciones endergónicas. Es el caso del ATP

(un nucleósido trifosfatado) que se forma a partir del ADP, al cual hay que agregarle un fosfato..

(Figura 6).

Figura 6. Sistema ATP / ADP de transporte de energía.

c. Favorecer la actividad catalizadora de las enzimas

Algunas enzimas requieren la presencia de sustancias llamadas coenzimas para poder realizar su

actividad catalizadora. Su principal función consiste en participar en la transferencia de grupos de

átomos aceptando o donando electrones, protones o grupos funcionales en las reacciones

químicas. Los dinucleótidos más comunes son los derivados de vitaminas del complejo B como el NAD+

(nicotinamida adenina dinucleótido) y el FAD, (flavin adenin dinucleótido), los cuales se revisarán en los

procesos enzimáticos relacionados con la respiración celular.

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d. Formación de polímeros (polinucleótidos)

Un enlace fosfodiéster se forma entre el grupo 3’ hidroxilo de un nucleótido y el grupo 5’ fosfato

de otro. Una cadena polinucleotídica tiene un sentido con un extremo terminando en un grupo 5’

fosfato (el extremo 5’) y el otro en un grupo 3’ hidroxilo (el extremo 3’) (Figura 7).

Figura 7. Polimerización de nucleótidos.

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POLINUCLEÓTIDOS: ADN Y ARN

Dado que todos los ácidos nucleicos pueden considerarse polímeros de nucleótidos, se les designa

al ADN y ARN como polinucleótidos. A continuación, se presenta en la tabla 1 la comparación

entre ambos ácidos nucleicos.

Tabla 2. Paralelo entre el ADN y ARN.

ADN ARN

PENTOSA desoxirribosa ribosa

BASES

NITROGENADAS

Purinas

(dos anillos)

adenina,

guanina

adenina,

guanina

Pirimídicas

(un anillo)

citosina,

timina

citosina,

uracilo

ÁCIDO FOSFÓRICO H3PO4 H3PO4

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA)

Todos los organismos celulares, tanto procariotas como eucariotas, tienen DNA de doble cadena como molécula hereditaria.

En las células eucariotas, el DNA se encuentra en el núcleo y una pequeña cantidad en las

mitocondrias y en los cloroplastos.

En las células procariotas, la molécula de DNA es bicatenaria, circular, cerrada y desnuda (libre de

histonas), igual que en mitocondrias y cloroplastos. Además, posee pequeños anillos de DNA

llamados plásmidos.

Organización del DNA.

Al igual que en las proteínas, en la molécula de DNA se pueden describir varias estructuras:

a) Estructura primaria

Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos a lo largo de la cadena polinucleotídica. Los

desoxirribonucleótidos que forman el DNA son los de adenina, guanina, citosina y timina. La

información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.

b) Estructura secundaria

La estructura secundaria de la doble hélice del DNA, permite explicar, además del

almacenamiento de la información genética, el mecanismo de duplicación del DNA (replicación

semiconservativa), para así transmitir la información a las células hijas.

Watson y Crick (1953) postularon un modelo para la estructura tridimensional del DNA, (Figura 8a)

basándose en los datos obtenidos mediante difracción de rayos X por Franklin y Wilkins, y en las

leyes de equivalencia de bases de Chargaff que indica que el número de bases de adenina es igual a

los de timina, así como el número de bases de guanina es igual a la cantidad de bases de citosina

(Figura 8b).

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Figura 8. (a) Estructura de la doble hélice del DNA, según Watson y Crick (1953). (b) Estructura secundaria del DNA mostrando las hebras antiparalelas y la complementariedad entre las bases nitrogenadas. Según la regla de Chargaff: (adenina=timina y guanina=citosina).

c) Estructura terciaria

Se refiere a la forma de como se almacena el DNA en

un volumen reducido. Es diferente en los organismos

procariontes y en los eucariontes.

El material hereditario en las bacterias contiene una

sola molécula de DNA bicatenaria (doble hélice),

desnuda (no asociada a proteínas), tiene forma

circular y es cerrada (Figura 9). En las mitocondrias y

cloroplastos de las células eucariotas, el DNA

presenta la misma estructura, lo que apoya la teoría

endosimbiótica de Margulis.

Figura 9. ADN bacteriano

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El DNA de los eucariontes, que desplegado mediría como un centímetro, debe empaquetarse para

caber en un espacio de un micrómetro. Para conseguir el máximo empaquetamiento se une a

proteínas de dos tipos: histonas y proteínas cromosómicas no histonas. Estas últimas incluyen

miles de proteínas con funciones muy diversas, como la síntesis de RNA o de DNA, entre otras.

Esta asociación DNA-proteínas forma una unidad estructural y funcional llamada cromatina.

La forma en que se pliega la molécula de DNA en el núcleo de las células eucariontes es

importante por dos razones: permite disponer de grandes moléculas en poco espacio y

determina la actividad de los genes.

Las histonas son proteínas estructurales que contienen gran cantidad de aminoácidos con carga

positiva, por lo que se unen estrechamente al DNA. También, se ha demostrado que son

reguladoras de la actividad de muchos genes, es decir, son capaces de promover su expresión.

Replicación del ADN

La replicación en las células eucariontes,

ocurre la fase de síntesis (S) del ciclo celular.

Como esa información está contenida en el

ADN, cada una de sus hebras genera otra

molécula de ADN idéntica a la original para

que ambas sean repartidas equitativamente

en las dos células hijas.

El proceso anterior se llama replicación o

duplicación del ADN (Figura 10) en la cual

participan varias enzimas. Una de ellas es la

ADN polimerasa, enzima que sintetiza una

nueva cadena de ADN mediante la

incorporación de bases nitrogenadas que se

van insertando en la nueva hebra hija en

crecimiento (Figura 8). Para esto, utiliza como

molde una de las hebras originales, que por

complementariedad de bases le indica qué

base nitrogenada le corresponde.

Figura 10. Replicación semiconservativa del ADN.

La replicación del ADN se inicia cuando las enzimas separan la doble hélice de ADN parental, de

tal manera que las bases de las dos cadenas de ADN parentales ya no forman pares de bases

entre sí. Otras enzimas, en cambio, avanzan a lo largo de cada cadena de ADN parental,

seleccionando nucleótidos libres con bases que son complementarias con respecto a la cadena

de ADN parental. Cada hebra antigua origina una hebra nueva, a esta forma de replicación se

le denomina semiconservativa ya que se conserva la secuencia de cada una de las hebras de la

macromolécula doble original. De esta forma, la secuencia de nucleótidos se duplica con exactitud

y la información genética permanece constante.

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Por ejemplo, si una cadena tiene la secuencia 5’ – ATTCGG – 3’, la cadena complementaria será

de 3’ –TAAGCC – 5’. Estas nuevas dobles hélices una vez que se condensan constituyen el

cromosoma duplicado, el cual posteriormente separará sus cromátidas hermanas durante la

división celular, originando cromosomas simples (Figura 11).

Figura 11. Cromosomas duplicados después de la replicación del ADN.

ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)

Existen tres tipos principales de ARN en las células eucariontes y procariontes. Todos ellos son

sintetizados a partir del ADN. Cada tipo de ARN desarrolla una función característica relacionada

con la síntesis proteica.

Composición

El RNA es un polirribonucleótido formado fundamentalmente por lo ribonucleótidos de adenina,

guanina, citosina y uracilo (en vez de la timina del DNA). La pentosa es la ribosa. Los RNA suelen

ser monocatenarios, salvo en algunos virus, aunque pueden presentar regiones de

apareamiento intracatenarias.

Aun cuando cada molécula de ARN tiene una sola cadena de nucleótidos, eso no significa que se

encuentra siempre como una estructura lineal simple. En algunas moléculas de ARN suelen existir

tramos con bases complementarias, lo que da lugar a puentes de hidrógeno entre los pares de

nucleótidos A-U y C-G en varias regiones de una misma molécula.

Se distinguen tres tipos principales de ARN: RNA mensajero (mRNA), RNA de transferencia

(tRNA) y RNA ribosómico (rRNA). Se encuentran presentes en las células procariontes y en las

eucariontes se les ubica en el núcleo, citoplasma y en el interior de mitocondrias y cloroplastos

(Figura 12).

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Figura 12. Tipos de ARN.

Flujo de información a partir del ADN

La información del ADN se encuentra codificada en la secuencia de sus bases nitrogenadas, la que

fluye y se transmite por medio de

La replicación del ADN origina nuevas

moléculas de ADN en forma

semiconservativa. Este proceso tiene

lugar en la etapa de S del ciclo celular y

permite la transmisión de la información

célula a célula.

La transcripción, es el proceso mediante

el cual se originan moléculas de ARNm

que contienen información del ADN. La

transcripción inversa la realizan

algunos virus (retrovirus).

La traducción del ARNm, determina la

síntesis de las proteínas, proceso que

ocurre en los ribosomas.

Figura 13. Flujo y transmisión de la información genética.

Se encarga de transportar la

información que contiene el ADN a los ribosomas.

Transportan los

aminoácidos según la secuencia determinada por el ARNm.

Junto a proteínas

constituyen la estructura de los ribosomas, lugar donde se unen los aminoácidos.

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ACTIVIDAD 2

1. Se representan un par de bases de ADN complementarias en la figura A y otro par en la

figura B.

Figura A Figura B

En la figura A, si la base 1 es pirimídica, la base 2 es necesariamente..........................

En la figura B, si la base 3 es timina, la base 4 es necesariamente...............................

En la figura A, la base 1 es la …………………...……….. y la base 2 es …………………………………

2. Complementariedad de bases: si el segmento de una cadena de ADN posee la siguiente

secuencia:

5 ’ A T T C G C T A A G 3 ’

La secuencia complementaria será: …………………………………………………….

3. ¿Qué tienen en común el ADN bacteriano, con el que se encuentra en el interior de

cloroplastos y mitocondrias?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4. Qué función cumplan los:

Mononucleótidos

AMP cíclico : ………………………………………………………………………..

ATP : ………………………………………………………………………..

Dinucleótidos:

NAD+ : ………………………………………………………………………..

FAD : ………………………………………………………………………..

1 2 3 4

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5. Se presenta en la siguiente tabla, datos obtenidos por Erwin Chargaff al analizar el ADN de

diferentes especies.

Fuente Púricas Pirimidicas

Adenina Guanina Citosina Timina

Humano

Buey

E. coli (bacteria)

Erizo de mar

30.4%

29.0

24.7

32.8

19.6%

21.2

26.0

17.7

19.9%

21.2

25.7

17.3

30.1

28.7

23.6

32.1

Con los datos aportados por la tabla, es correcto afirmar que en el ADN de

(Justifique su respuesta en la línea de puntos).

humano hay un mayor porcentaje de bases púricas que de bases pirimídicas.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

E. coli hay un mayor porcentaje de bases unidas por tres puentes de hidrógeno que en

el ADN humano.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

buey y de erizo de mar hay un mayor porcentaje de bases unidas por dos puentes de

hidrógeno, que por tres.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. Si un oligonucleótido de ADN tiene 14 pares de bases nitrogenadas, entonces es correcto

afirmar que

(Justifique su respuesta en la línea de puntos.)

dicho segmento debe tener 28 nucleótidos.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

cada hebra debe tener 28 nucleótidos.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

cada cadena debe tener 14 bases.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

17

GLOSARIO

Adenosín difosfato (ADP): Nucleótido compuesto por adenina, ribosa y dos grupos fosfatos,

formado por la eliminación de un fosfato de una molécula de ATP.

AMP cíclico: Forma de adenosina monofosfato (AMP) en la cual los átomos del grupo fosfato

forman un anillo. Funciona como "segundo mensajero” para muchas hormonas y

neurotransmisores de los vertebrados.

Histona: Molécula proteica básica y pequeña que está asociada con el DNA y es importante en el

empaquetamiento del DNA en el cromosoma eucariótico.

NAD+: Dinucleótido de nicotinamida-adenina; una coenzima que forma parte de la enzimas que

transportan electrones durante las reacciones redox del metabolismo celular. El signo de adición

indica que la molécula está oxidada y lista para tomar hidrógenos, la forma reducida que

transporta al hidrógeno es NADH + H+.

Nucleósido: Monómero orgánico que está formado por un azúcar de cinco carbonos que está

unido covalentemente a una base nitrogenada. Los nucleósidos son los elementos de formación de

los nucleótidos, basta con agregar un grupo fosfato para forma uno.

Plásmido: Anillo pequeño de DNA bicatenario, que se encuentra separado del cromosoma

bacteriano. Los plásmidos se encuentran en organismos procariontes y levaduras.

Transcripción: Proceso por el cual se sintetiza RNA usando una plantilla de DNA. Ocurre dentro

del núcleo en células eucariontes.

Transcriptasa inversa: Enzima que cataliza la síntesis de DNA sobre una plantilla de RNA.

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Revisión de preguntas oficiales PSU DEMRE con referencia curricular y

comentario

1. El esquema representa parte de la molécula de un ácido nucleico en el proceso de replicación:

¿A qué estructuras corresponden los números 1, 2 y 3?

1 2 3

A) Nucleotido Desoxirribosa Citocina

B) ARNm Guanina Adenina

C) Nucleótido Ribosa Uracilo

D) ARNt Adenina Guanina

E) Nucleótido Citocina Desoxirribosa

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FICHA DE REFERENCIA CIJRRICULAR

Módulo Electivo

Área/Eje Temático: Organización, estructura y actividad celular

Nivel: IV Medio

Contenido: Experimentos que identificaron al ADN como el material genético. El modelo de la

doble hebra de Watson y Crick, y su relevancia en la replicación y trascripción

Habilidad: Aplicación

Clave: A

Dificultad: Alta

COMENTARIO

Esta pregunta requiere que los estudiantes apliquen sus conocimientos sobre la estructura y

componentes del ADN en la interpretación de un esquema.

La molécula de ADN es un polímero conformado por unidades monoméricas denominadas

nucleótidos. Estos monómeros a su vez están constituidos por:

• un azúcar de cinco átomos de carbono, que en el caso del ADN corresponde a una desoxirribosa

(el número 2 en el enunciado);

• una base nitrogenada, que puede ser una purina (adenina y guanina) o pirimidina (timina y

citosina);

• y un grupo fosfato.

La unión covalente de estos tres grupos químicos forma un nucleótido que en el esquema de la

pregunta corresponde al número 1. La base nitrogenada (el número 3 en el enunciado,

correspondiente a citocina) se une directamente a la pentosa mediante un enlace glucosídico, y el

grupo fosfato se une covalentemente a la pentosa, mediante un enlace fosfodiéster.

En la doble hebra de ADN, las bases nitrogenadas forman puentes de hidrógeno entre sí,

siguiendo una estricta regla de complementariedad, donde adenina solo se aparea con timina

mediante dos puentes de hidrógeno, y guanina solo se aparea con citosina mediante tres puentes

de hidrógeno.

De acuerdo con la información anterior, las opciones B) y D) son incorrectas, sin embargo, fueron

seleccionadas por un 7% y 6% de los estudiantes, respectivamente. Esto sugiere que un

porcentaje importante de los estudiantes no maneja el concepto de nucleótido ni tampoco

distingue el patrón de unión química de las bases nitrogenadas en la doble hebra de ADN.

Las opciones C) y E), también son incorrectas. Si bien los estudiantes reconocen lo que es un

nucleótido, se equivocan en el reconocimiento del azúcar o la base nitrogenada. Según la

información anterior, la opción correcta es A), seleccionada por el 30% de los postulantes, lo que

caracteriza a la pregunta como de alta dificultad.

En cuanto a la omisión, esta alcanzó el 45% aproximadamente, indicando que el contenido es

desconocido por los postulantes. Por lo tanto, se sugiere que este tópico fundamental de la

biología sea reforzado en el aula, por ejemplo, mediante el uso de actividades menos abstractas

como la construcción de maquetas que representen la estructura del material genético o el uso de

programas computacionales simples de modelamiento molecular.

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2. De los 20 aminoácidos que forman proteínas en humanos, algunos de ellos se

denominan aminoácidos esenciales porque

A) forman parte de la mayoría de las proteínas.

B) son sintetizados por el organismo y no se requieren en la dieta.

C) no se sintetizan en cantidades suficientes y deben estar en la dieta.

D) son sintetizados por microorganismos simbiontes del tracto digestivo.

E) son los aminoácidos más simples de los cuales se derivan los demás.

FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR

Módulo común

Área / Eje Temático: Procesos y funciones vitales

Nivel: I Medio

Contenido: Nutrientes esenciales. Alimentos como fuente de energía para las actividades del

organismo y materia prima para procesos de crecimiento y reparación de tejidos. Vitaminas y

sales minerales

Habilidad: Comprensión

Clave: C

Dificultad: Alta

COMENTARIO

Para responder esta pregunta, los postulantes deben conocer el concepto de aminoácido esencial,

contenido que es abordado en primer año de Enseñanza Media.

Los aminoácidos que constituyen las proteínas en humanos se pueden clasificar en esenciales y no

esenciales, dependiendo de si el organismo es o no capaz de sintetizarlos en cantidades

suficientes. Aquellos que no puedan ser sintetizados o que son sintetizados en cantidades

inferiores al mínimo requerido diario, se denominan esenciales. Es por esto que deben estar

presentes en los alimentos diariamente en cantidades adecuadas.

Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados en cantidades adecuadas por el propio

organismo a partir de otros aminoácidos, por lo que su ausencia en la dieta no debiese generar

consecuencias desde el punto de vista nutritivo.

El carácter esencial de un aminoácido depende de la especie y de la edad del individuo. Esto

quiere decir, por una parte, que los aminoácidos esenciales para el ser humano pueden ser no

esenciales en otras especies, como ratones, gatos o perros; y por otra, que un aminoácido que es

esencial en una etapa del desarrollo, puede no serlo en otra. Un ejemplo claro de esto en

humanos es la arginina, que es considerada esencial en los primeros años de vida, pero deja de

serlo en los adultos.

De acuerdo a lo anterior, la clave de la pregunta es la opción C), que fue contestada

por el 29% de los postulantes. Este porcentaje de respuestas correctas permite clasificar la

pregunta como de alta dificultad. El porcentaje de omisión alcanzó el 35%, lo que sugiere que los

contenidos relacionados con nutrientes esenciales son conocidos por los estudiantes, pero deben

ser reforzados.

DMCA-BM04

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