Biología. Ejercicios PSU. Programa Electivo Ciencias Básicas. GUÍA PRÁCTICA Modelo y replicación del ADN. Ingeniería genética GUICEL001BL11-A16V1

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1 Nº Biología GUÍ RÁCTIC Modelo y replicación del DN. Ingeniería genética Ejercicios SU 2. Cuál(es) de las siguientes parejas de conceptos es correcta? I) II) III) ares de bases complementarias = adenina y citosina. Bases nitrogenadas = adenina, timina, citosina y guanina. Cromosoma eucariótico = DN y proteínas. ) B) C) Solo I. Solo II. Solo III. D) E) rograma Electivo Ciencias Básicas 1. Solo I y II. Solo II y III. El siguiente esquema muestra un segmento de la molécula de DN: Qué estructuras representan los números 1, 2 y 3, respectivamente? GUICEL001BL11-16V1 1 ) B) C) D) E) Timina Guanina denina Citosina Guanina 2 Guanina Citosina Guanina Timina denina 3 Desoxirribosa Base nitrogenada entosa Desoxirribosa entosa 1

2 Ciencias Básicas Electivo Biología 3. La siguiente tabla muestra los resultados del análisis de los porcentajes de bases nitrogenadas en el material genético de tres especies diferentes: Especie denina Guanina Citocina Timina Ratón 27,3 22,7 22,8 27,2 Escherichia coli 24,3 25,7 25,4 24,6 Bovino 27,7 22,3 22,5 27,5 De la información de la tabla, es correcto concluir que I) en cada organismo la proporción de adenina es similar a la de timina. II) las proporciones de +T y G+C difi eren entre los organismos estudiados. III) la proporción de bases púricas es igual a la proporción de bases pirimídicas. ) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo I y II 2

3 GUI RÁCTIC 4. Uno de los experimentos que permitió descubrir el DN como la molécula hereditaria fue el realizado por very, McLeod y McCarty, en el que trataron de identificar el factor transformador de un experimento anterior realizado por Griffi th. Los pasos del experimento realizado por estos tres científicos se muestra en la siguiente fi gura: Bacterias Tipo S (virulentas) islamiento de distintas fracciones purifi cadas Muerte por calor olisacáridos Lípidos RN roteínas DN Tratamiento con distintas fracciones de S Bacterias Tipo R vivas (no virulentas) Tipo R Tipo R Tipo R Tipo R Tipo S En relación al experimento de very, McLeod y McCarty, es correcto concluir que I) el factor que transformó a las cepas no virulentas en virulentas fue el DN. II) las bacterias tipo R, al ser inyectadas en un ratón vivo le provocarían la muerte en un par de horas. III) una bacteria puede adquirir nuevos rasgos al incorporar un DN bacteriano exógeno. ) Solo I D) Solo I y III B) Solo III E) I, II y III C) Solo I y II 5. La replicación del DN se define como semiconservativa, lo que signifi ca que ) cuando el DN se replica, las hebras contienen solo DN nuevo. B) cuando el DN se replica, el resultado es una mezcla desigual de DN nuevo y original. C) cada doble hebra nueva de DN contiene la mitad del DN nuevo y la otra mitad original. D) cada nueva cadena de DN conserva completamente la información de la cadena original. E) cada molécula de DN nueva contiene la mitad de la información de la cadena original. 3

4 Ciencias Básicas Electivo Biología 6. En eucariontes, qué cambio(s) debe(n) ocurrir para que el DN se pueda replicar? I) La doble hebra se debe desenrollar. II) Se deben romper los puentes de hidrógeno. III) Se debe romper la unión entre DN e histonas de forma transitoria. ) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III 7. Si se comparan moléculas de DN de igual longitud, en cuál de las siguientes situaciones se debe aplicar una mayor cantidad de energía para separar sus dos hebras? ) 75% pares de bases T y 25% pares de bases G C. B) 50% pares de bases T y 50% pares de bases G C. C) 25% pares de bases T y 75% pares de bases G C. D) 80% pares de bases T y 20% pares de bases G C. E) 60% pares de bases T y 40% pares de bases G C. 8. partir de la siguiente secuencia de DN molde: 5 GTGCTTCC3 Cuál es el orden correcto en que se sintetiza la hebra complementaria? ) 3 TGGTGCC5 D) 5 TGGTGCC3 B) 5 CCGTGGT3 E) 3 CCGTGGT5 C) 3 CCTTCGTG5 4

5 GUI RÁCTIC 9. Un grupo de científi cos ha desarrollado un tomate genéticamente modificado de un llamativo color morado, el cual estará disponible para su venta a partir del La siguiente tabla muestra las diferencias entre el tomate morado y su tipo doméstico: Características Tomate doméstico Tomate morado Vida útil 21 días 48 días Contaminación por moho Más propenso Menos propenso Resistencia Menor Mayor ntioxidantes Menor contenido Mayor contenido Vitamina C * 20% 45% * orcentaje en relación a la dosis diaria recomendada, por 100g de tomates. Qué ventaja(s) tiene el tomate morado por sobre el tomate doméstico? I) Mayor benefi cio a la salud, por el mayor contenido de antioxidantes que podrían prevenir diferentes tipos de cáncer. II) Una vida útil menor pero con una gran resistencia a plagas y condiciones ambientales extremas. III) Gran cantidad de vitamina C, que ayuda a cumplir con los requerimientos diarios de un adulto sano. ) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III 5

6 Ciencias Básicas Electivo Biología 10. Los siguientes gráfi cos muestran los resultados obtenidos en un tratamiento biológico aplicado a un sitio contaminado con residuos mineros de metales pesados. En este estudio se utilizaron dos grupos de bacterias, siendo el grupo 1 bacterias no modifi cadas genéticamente y el grupo 2 bacterias modifi cadas genéticamente: Contenido de metales (mg/l) Grupo 1 l Mn Zn Contenido de metales (mg/l) Grupo 2 l Mn Zn Metales pesados ntes del tratamiento Después del tratamiento Metales pesados En relación a los resultados de la investigación, es correcto concluir que I) la biotecnología se puede utilizar para solucionar problemas de contaminación ambiental. II) todas las bacterias son capaces de degradar contaminantes difíciles de eliminar del medio ambiente. III) el grupo de bacterias número 2 puede ser utilizado para el tratamiento de relaves mineros. ) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III 6

7 GUI RÁCTIC Tabla de corrección Ítem lternativa Habilidad 1 Comprensión 2 SE 3 SE 4 SE 5 Reconocimiento 6 Comprensión 7 plicación 8 plicación 9 SE 10 SE 7

8 Ciencias Básicas Electivo Biología Resumen de contenidos 1. Modelo y características del DN La información genética de los seres vivos está codifi cada en una estructura química denominada ácido desoxirribonucleico, cuyo modelo de organización fue propuesto en el año 1953 por los científi cos Watson y Crick. Este modelo presenta las siguientes características: Característica de la molécula de DN Bases nitrogenadas de DN Complementariedad entre las bases nitrogenadas entosa de DN Sitios de unión entre la pentosa, la base nitrogenada y el fosfato Uniones dentro de la hebra Uniones entre hebras Dos hebras antiparalelas complementarias. irimidinas (1 anillo): Timina, Citosina. urinas (2 anillos): denina, Guanina. denina se une a través de dos puentes de hidrógeno con Timina. Citosina se une a través de tres puentes de hidrógeno con Guanina. Desoxirribosa (en el carbono 2 solo hidrógeno). Base nitrogenada con pentosa: carbono 1. entosa con fosfato: carbono 5. Enlace fosfodiester: es un enlace covalente que se forma entre el carbono 3 de la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato ubicado en el carbono 5 de la pentosa del nucleótido siguiente. uentes de hidrógeno (enlaces débiles). Dirección de las hebras De 5 a 3 y la hebra contraria de 3 a 5. Los bloques del DN Fosfato zúcar Cadena de DN + G Base Nucleósido Cadena doble de DN 3 5 G T C G C T G C T T G C G C T 5 3 Enlaces de hidrógeno entre pares de bases G Nucleótido 5 Cadena de fosfato y azúcar 3 C G T Doble hélice de DN 3 5 G C T G C C G C G C G T 5 3 Figura 1. DN 8

9 GUI RÁCTIC 2. Replicación del DN Cada vez que las células se reproducen, ya sea en organismos procariontes o eucariontes, el DN debe duplicarse previamente, lo cual es fundamental para mantener las características de los organismos de la misma especie. En general, la duplicación o replicación es bastante fi el, considerando la gran cantidad de DN que se copia. a) Móleculas paternas DN pesado ( 15 N) b) Móleculas hijas DN híbrido ( 15 N/ 14 N) c) Móleculas nietas DN liviano ( 14 N) DN híbrido ( 15 N/ 14 N) Figura 2. Replicación semiconservativa Hoy se conoce la replicación del DN gracias a los trabajos de Messelson y Stahl (1957), que demostraron que la copia es semiconservativa; esto signifi ca que de cada hebra original, se copia una nueva, permitiendo que las enzimas de síntesis (DN- polimerasas) cometan menos errores. 9

10 Ciencias Básicas Electivo Biología 2.1 roceso de replicación a. Un conjunto de enzimas desarrollan, abren y mantienen separadas las hebras de DN para dar inicio a la replicación en el lugar que corresponde a la horquilla de replicación. b. La acción de las RN polimerasas genera un primer o cebador y, a partir de ellos, las DN polimerasas pueden copiar la hebra madre (recordando que lo realizan en la dirección de 5 a 3 ). c. Hay dos moldes de copia, la hebra adelantada o continua (que corresponde a la copia de 5 a 3 ) y la retardada o discontinua (que corresponde a la copia de 3 a 5 ). d. En la hebra adelantada la acción de la DN polimerasa, aparte de incluir nucleótidos de DN, también corrige errores en el lugar de síntesis. En la hebra retrasada, la copia es más compleja por la dirección de la hebra; la DN polimerasa copia por segmentos, donde cada uno debe iniciarse con un primer o cebador. Estos trozos se denominan fragmentos de Okazaki. e. ara fi nalizar el proceso, actúa una enzima llamada ligasa, que es capaz de unir los espacios generados entre los fragmentos (en las zonas donde se encontraban los cebadores, los cuales deben ser eliminados posteriormente). DN polimerasa (ol ) Cadena 3 retrasada 5 DN primasa DN ligasa Cebador fragmento de Okazaki 3 Cadena adelantada 5 DN polimerasa (ol ) Helicasa roteínas de Unión a Cadena Simple (SSB) 3 5 Topoisomerasa Figura 3. Replicación del DN 10

11 GUI RÁCTIC 3. Ingeniería genética Consiste en un conjunto de tecnologías para transferir DN de un organismo a otro y expresar genes en un organismo distinto al de origen. Una forma de lograr este objetivo es mediante el uso de enzimas de restricción, que cortan trozos de DN (gen) para ser combinados con otros y entregar las características deseadas en el DN híbrido. lgunos ejemplos se dan en la agricultura donde se utilizan plásmidos de bacterias con DN recombinante. El DN contiene genes que se quieren expresar en ciertas plantas, así se corta el gen de interés y se combina con el plásmido. Este a su vez, es transferido a cultivos celulares que replican numerosas veces al gen de interés y las copias posteriormente, son transferidas a las células de las plantas normales. En conclusión, se obtienen plantas transgénicas con la característica deseada. Otro ejemplo se presenta en la producción de insulina donde se utiliza el material extracromosomal de una bacteria, que corresponde a su plásmido, para transportar el gen de la insulina humana. Una vez que está inserto, se introduce en E. coli para que estas bacterias expresen el DN recombinante que se encuentra en el plásmido, generándose insulina en grandes cantidades. El proceso termina con la extracción y purificación de la hormona, que es la insulina humana que se vende en laboratorios farmacéuticos. (a) lásmido de una bacteria DN de otro organismo con el gen de interés mbos se tratan con enzima de restricción (b) (c) Se juntan permitiendo que los extremos complementarios se apareen, y los extremos cortados se unen con ligasa de DN Figura 4. Tecnología del DN recombinante 11

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