TALLER SEMANA 4 ACIDOS NUCLEICOS

Lectura: Bioelementos

Se les llama bioelementos, a los elementos químicos que forman o hacen parte de los seres vivos.

Casi 98% de la masa total de los seres vivos está formada por sólo seis elementos: hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), carbono (C), calcio (Ca) y fósforo (P).

Algunos investigadores han establecido al C, H, O, N como los bioelementos primarios o principales, ya que sólo estos cuatro elementos constituyen 95% de la masa total de los reinos de la vida. Quizá la explicación de su abundante presencia en las células se deba a sus propiedades fisicoquímicas, que los hacen idóneos para formar al protoplasma.

Estas propiedades son las siguientes:

Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones.

El C, el O y el N pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les confiere gran versatilidad para formar enlaces químicos.

El C, el H, el O y el N son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlaces covalentes; esto ocasiona que las uniones entre ellos sean muy estables.

Debido a que los enlaces del carbono adoptan una configuración tetraédrica, las moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales muy variadas.

La conformación espacial de las moléculas orgánicas es responsable de la actividad biológica.

Otros 14 elementos más, se presentan de manera constante en los seres vivos, pero en cantidades menores, por lo que habitualmente se denominan oligoelementos (oligos, reducido) o sales. En la tabla 1, se muestran los elementos principales que se encuentran en el cuerpo humano.

Tabla 1: Elementos principales presentes en el cuerpo humano
Nombre	Masa%	Importancia o función
Oxígeno	65	Indispensable para la respiración celular; se encuentra en la mayoría de los compuestos orgánicos; junto con el hidrógeno, forma el agua
Carbono	18	Forma el esqueleto de todas las moléculas orgánicas; como tiene cuatro valencias, forma cuatro enlaces con átomos o moléculas
Hidrógeno	10	Junto con el oxígeno, forma parte del agua. Presente en la mayoría de los compuestos orgánicos
Nitrógeno	3	Se localiza en las proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, entre otros
Calcio	1.5	Confiere la dureza y resistencia a los huesos y dientes; también interviene en la contracción muscular, sinapsis, señalización celular, etc.
Fósforo	1	Forma todos los nucleótidos y ácidos nucleicos; también se localiza en la matriz mineralizada de huesos y dientes; interviene en las cascadas de señalización celular e integra los fosfolípidos de las membranas

Oligoelementos o sales 

Los iones de sales son importantes en el mantenimiento de la presión osmótica. El K⁺ y el Mg⁺⁺ se encuentran en el interior de la célula, y el Na⁺, el Ca⁺⁺ y el Cl^-fuera de ella. Las células y los líquidos extracelulares contienen una variedad de sales disueltas, entre las que se incluyen muchos iones esenciales para el equilibrio hídrico y ácido-básico. También participan en el funcionamiento neuromuscular, la coagulación sanguínea, la mineralización ósea, etc. Los líquidos corporales del ser humano se parecen al agua de mar en el tipo de sales presentes y en su abundancia relativa, aunque hay menos de1% de sal disuelta (evidencia evolutiva de que la vida se originó en el mar). La concentración de los iones está determinada por las velocidades relativas de absorción y excreción por parte del organismo. Las concentraciones de los cationes y aniones respectivos permanecen constantes en condiciones normales (homeostasis), y cualquier cambio brusco ocasiona trastornos severos que pueden causar la muerte.

Tabla 2: Principales oligoelementos (sales) del ser humano
Nombre	Masa%	Importancia o función
Potasio	0.4	Es el principal ion positivo (catión) del interior de las células; interviene en la integridad neural y muscular
Azufre	0.3	Se encuentra en la mayoría de las proteínas, donde forma enlaces o puentes disulfuro
Sodio	0.2	Principal catión del líquido intersticial; participa en el equilibrio hídrico del cuerpo e interviene en la generación del potencial de membrana y de acción en la conducción del impulso nervioso
Cloro	0.1	Es el principal ion negativo (anión) del líquido intersticial; participa también en el equilibrio hídrico del cuerpo
Magnesio	0.1	Esencial para casi todas las reacciones enzimáticas de importancia, también participa en el equilibrio hídrico del cuerpo
Yodo	Trazas	Se localiza en la glándula tiroides, donde se incorpora a las hormonas tiroideas
Hierro	Trazas	Se localiza en el grupo hemo de la hemoglobina y la mioglobina, así como de ciertas enzimas; participa en el transporte de O2 y CO2

Taller de lectura Bioelementos

1.       ¿Qué son bioelementos?

2.       Escriba el nombre y símbolo de los 6 bioelementos que constituyen casi el 98% de la masa total de los seres vivos.

3.       ¿Cuál es la razón por la que al C, H, O y N, se les llama bioelementos primarios o principales?

4.       ¿A qué se debe la abundante presencia de C, H, O y N en la células?

5.       Escriba las cinco propiedades de los principales bioelementos.

6.       Copie la tabla 1

7.       ¿Cómo se llaman los 14 elementos que se encuentran en los seres vivos pero en cantidades menores?

8.       ¿Por qué son importantes los iones de sales en el organismo?

9.       Escriba los símbolos de los iones que se encuentran dentro y fuera de las células

10.   Las células y los líquidos extracelulares contienen una variedad de sales disueltas. Escriba las cuatro funciones en las cuales participan.

11.   ¿Por qué se dice que las características de los líquidos del organismo, son una evidencia evolutiva de que la vida se originó en el mar?

12.   ¿Cómo está determinada la concentración de los iones?

13.   ¿Qué es homeostasis y qué ocurre cuando esta se altera?

14.   Copie la tabla 2.

Taller de lectura Acidos Nucleicos (Modulo No 4)

15. ¿Cómo están formados los ácidos Nucleicos?

16. ¿Cuáles son los dos ácidos nucleicos?

17. ¿Cuáles son las diferencias entre ADN y ARN?

18. ¿Quién descubrió los ácidos Nucleicos?
19. Dibujar los azúcares del ADN Y ARN

20. ¿Qué son los nucleótidos y como están conformados?
21. Dibujar la estructura de un nucleótido

22. A qué se le llama Nucleósido?
23. Dibujar la estructuta de un Nucleósido

24. ¿Cuáles son las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos?
25. Dibujar las 5 bases nitrogenadas

26. ¿Cuál es la función del ADN?

27. Resolver los puntos 3 y 4 del taller página 12 (módulo semana 4)

28. Realizar un escrito de 2 páginas donde exponga su posición frente al articulo "Ya se usan métodos científicos para alterar el ADN y crear nuevas formas de vida" del link http://www.infobae.com/america/mundo/2017/08/04/ya-se-usan-metodos-cientificos-para-alterar-el-adn-y-crear-nuevas-formas-de-vida/

¿Qué es la clonación?

Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología:

* Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética.

* En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.

En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacterias y muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto.

Las células somáticas, que constituyen los tejidos del animal adulto, han recorrido un largo camino "sin retorno", de modo que, a diferencia de las células de las primeras fases del embrión, han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta (a pesar de que, salvo excepciones, contienen el mismo material genético).

El primer experimento de clonación en vertebrados fue el de Briggs y King (1952), en ranas. En los años 70, Gurdon logró colecciones de sapos de espuelas (Xenopus laevis) idénticos a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadoras células de ranas adultas.

Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (y por lo tanto poseen la propiedad de pluripotencia). No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta (en este caso, de las mamas), e implantarlo en una tercera oveja que sirve como “madre de alquiler” para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres "madres": la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada.

Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible "reprogramar" el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a "dialogar" adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.

¿Sabías que Watson y Crick descubrieron que el ADN tiene forma de doble hélice?

28 de febrero de 1953: después de múltiples investigaciones y reflexiones de equipos de científicos en diferentes lugares del mundo acerca de cuál era la forma del ADN en el núcleo de la célula que le permitía duplicarse y transferir su información, James Watson y Francis Crick llegaron a esa conclusión.

Entre las aplicaciones actuales de la genética encontramos la clonación, la Terapia Génica, los alimentos Transgénicos y, entre otras las Pruebas de Paternidad.

El descubrimiento de estos científicos fue el punto de partida del estudio del genoma. Desde esa fecha hasta hoy, han pasado 50 años, y los avances en Genética han sido gigantescos... se han abierto nuevos campos de investigación como la secuenciación y decodificación del genoma humano, la clonación, la proteómica, la terapia génica, los organismos manipulados genéticamente, entre muchos otros.

Estos hombres de ciencia descubrieron que los componentes del ADN se agrupaban siempre de la misma manera: las bases nitrogenadas en parejas: Adenina-Timina y Guanina-Citosina, siempre unidas por moléculas de azúcar (desoxirribosa) y grupos de fosfatos. Todos estos elementos configuraban una escalera que se iba doblando, cuyos "peldaños" eran las bases nitrogenadas unidas por enlaces de hidrógeno y las "barandas" o armazón, los azúcares y fosfatos. Watson y Crick ganaron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1962 "por sus descubrimientos acerca de la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia para la transferencia de la información en la materia viva", cuando tenían 23 y 36 años respectivamente.

Conozcamos a Watson y Crick

James Watson nació el 6 de abril de 1928 en Chicago, Estados Unidos. Sus primeros estudios fueron en Zoología en la Universidad de su ciudad natal y luego obtuvo el grado de Ph. D. en la misma especialidad en la Universidad de Indiana, donde comenzó su interés por la genética.

En 1950 partió a Copenhague, Dinamarca, a iniciar su postdoctorado. Durante una conferencia en la ciudad de Nápoles, Italia, conoció a Maurice Wilkins y quedó fascinado con sus estudios sobre imágenes del patrón de difracción del ADN a través de rayos X. Decidió trasladarse a Inglaterra, al Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, para sumarse a la investigación sobre la estructura del ADN. Fue allí donde conoció a Francis Crick, quien compartía su pasión por desentrañar los secretos de la molécula de la vida.

Francis Crick vino al mundo en Northampton, Inglaterra, el 8 de junio de 1916, el segundo de dos hermanos. Estudió Física en Londres, siendo interrumpidos sus estudios de doctorado por la Segunda Guerra Mundial en 1939. Durante el conflicto bélico trabajó en el Ministerio de Marina Británico, lugar que dejó en 1947 para estudiar biología en la Universidad de Cambridge.

Ambos científicos coincidieron en sus investigaciones sobre la estructura del ADN buscando un modelo que esclareciera la forma en que esta molécula se duplica antes de la división celular, reproduciendo la misma información en dos individuos. Colaboraron con ellos, Maurice Wilkins, quien les proporcionó fotografías propias y Rosalind Franklin, científica dedicada a capturar imágenes en rayos X de ADN cristalizado.

Una toma de Franklin, la imagen 51 B, dio la clave a Watson y Crick para construir el modelo en forma de doble hélice que los llevaría a formar parte de la historia de la Genética. El paso posterior al descubrimiento fue darlo a conocer a la comunidad científica mundial: el artículo llamado "Una estructura para el Ácido Desoxirribonucleico" fue publicado por la Revista Nature el 25 de abril de 1953.

El Premio Nobel de Medicina de 1962 recayó en James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins. La doctora Rosalind Flanklin murió en 1958, ignorándose por muchos años sus decisivos aportes al hallazgo de la forma del ADN.