Datos de los nucleotidos

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Experimento de Griffith
Durante mucho tiempo supo de la existencia de los ácidos nucleicos pero se desconocía su función. La primera experiencia que aporto información sobre la posible función de los ácidos nucleicos fue el experimento de Griffith.

Griffith trabajaba con bacterias que producían neumonía -neumococos- de dos tipos:
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Neumococos tipo R, estas bacterias tenían envolviendo a la célula una capsula, eran muy virulentas, es decir, que si se inyectaban a un ratón, en pocos días este moría de neumonía.
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Neumococos tipo S, estas bacterias no tenían capsulas y eran poco virulentas de manera que al inyectársela al ratón sufría una leve neumonía pero vivía.
Griffith estaba intentando obtener una vacuna que protegiese frente a las infecciones por neumococos tipo R y se le ocurrió lo siguiente:
Tomó neumococos tipo R, los mato a todos calentándolos, los mezclo con neumococos S vivos y esta mezclase la inyecto al ratón. Sorprendentemente el ratón moría y de su sangre se podían hallar neumococos vivos. Conclusión: los neumococos S han tomado algo que había en los neumococos R muertos y se han transformado en R, es decir, han adquirido la capacidad de fabricar la cápsula.
Griffith ya no hizo nada mas, pero años después un discípulo suyo llamado Ávery decidió investigar que sustancia era la que transformaba a los neumococos S en R e hizo lo siguiente: tomó los neumococos R, los mató, los rompió y separó diferentes componentes como son membranas, ribosomas, ácidos nucleicos, pared celular, etc, cada uno de esos componentes los mezclo por separado con neumococos S vivos y se los inyectó a los ratones. Sólo en el caso de la mezcla con los ácidos nucleico los ratones morían. Conclusión: los ácidos nucleicos contienen la información necesaria para que los neumococos S fabricasen la cápsula, luego los ácidos nucleicos son moléculas que almacenan la información.
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Naturaleza del ADN
El experimento anterior hizo que los investigadores centrasen su atención en los ácidos nucleicos. Primero se centraran en su estructura y poco a poco fueron descubriendo lo siguiente: Se vio que un nucleótido está a su vez formado por dos moléculas que son un azúcar o un polisacárido que puede ser un azúcar a la que se le une una molécula de ácido fosfórico y una base nitrogenada, estas bases pueden ser de dos tipos:

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Púricas (derivan de la purina)Son dos, adenina y purina
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Pirimidínicas (derivan de la pirimidina) Son tres, citosina, timina y uracilo
Todos estos compuestos contienen nitrógeno. Las bases púricas están formadas por dos anillos y la pirimidínica por un anillo.
El azúcar y la base se unen mediante un enlace N-glucosídico que se establece entre el OH del carbono 1 del azúcar y el nitrógeno 1 de las bases pirimidínica o el nitrógeno que de las bases púricas desprende una molécula de agua.
La molécula que resulta se llama nucleósido
Nucleótido= azúcar + base nitrogenada + ácido fosfórico.

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Tipos de ADN

En las células eucariota el ADN que encontramos consiste en moléculas de ADN bicatenario lineal, además este ADN está unido a proteínas histonas constituyendo lo que se llama fibra de cromatina, cuando esta fibra se condensa aparecen los cromosomas con su típica forma. Cada cromosoma tiene por tanto una molécula de ADN (1 cromosoma = 1 molécula de ADN).

En las bacterias, en las mitocondrias y en los cloroplastos, encontramos una molécula de ADN bicatenario circular, esto no significa que tenga forma de circulo sino que no tiene extremos libres. Cada célula contiene una sola molécula de ADN, es decir, un solo cromosoma y este ADN no esta unido a proteínas.

En los virus encontramos todo tipo de ADN:

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ADN bicatenario lineal ! T pares (T2, T4, T8…)
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ADN bicatenario circular ! SV40
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ADN monocatenario lineal ! MS2
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ADN monocatenario circular ! ø - x - 174
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ARN ! SIDA

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El Modelo de Watson Y Crick

A mediados del siglo pasado, los científicos desconocían cuáles eran los mecanismos moleculares que permiten a cada individuo poseer rasgos propios y que éstos se transmitan de una generación a otra. En 1953, Watson y Crick propusieron el modelo que establece las bases de la molécula responsable de contener la información genética de todo ser vivo, una estructura tridimensional denominada ácido desoxirribonucleico (ADN). Contribución que celebra este año su cincuenta aniversario y que festeja especialmente la biología molecular.

Si bien los científicos ya habían establecido de tiempo atrás que la información genética está contenida en el ADN, desconocían a ciencia cierta su estructura molecular. De esta manera, la doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick, permitió dar respuesta a las interrogantes de la estructura y los mecanismos de la herencia. El ADN está formado por unidades químicas (nucleótidos) coloquialmente denominadas A, T, G y C; estos nucleótidos se alinean y se acoplan con otra cadena para formar la doble hélice (A se acopla con T y G con C). La importancia del orden de los nucleótidos es tal que determina a las proteínas, responsables de la estructura y funcionamiento de cada célula de un ser vivo. Cuando se separan, cada una de las cadenas sirve de molde para la construcción de otra complementaria; así, una molécula de ADN dividida puede generar dos de su mismo tipo. Con esta duplicación de cadenas, la información genética ese transmite a las siguientes generaciones.

Cabe señalar que el modelo de la doble hélice propuesto originalmente fue totalmente teórico. E incluso hubo datos que no pudieron descifrarse directamente de experimentos, y he aquí el enorme mérito de Watson y Crick. Para definir el modelo integraron datos dispersos y consideraron las famosas reglas de Chargaff sobre la composición cuantitativa de nucleótidos en los ácidos nucleicos y construyeron un modelo compatible con los datos de difracción de rayos X obtenidos por Rosalind Franklin. Por ello ambos científicos son ya figuras centrales de la disciplina que hoy llamamos biología molecular; participaron de manera importante en la elucidación del código genético y han publicado diversos artículos y libros científicos, impactando a generaciones de biólogos e investigadores.

A partir de la doble hélice comprendimos fenómenos biológicos como la replicación, transcripción, traducción y regulación de la expresión génica. Sobre estas bases, se apoyan los avances más potentes y trascendentes de la biología de los últimos 50 años. La ingeniería genética, la clonación molecular, y la terapia génica se derivan directamente de la definición de la molécula. Asimismo las extensiones teóricas, básicas y aplicadas parecen no tener fin, como por ejemplo la genómica, encargada de determinar completamente la información contenida en el DNA de los genomas de diversos organismos, incluido el hombre.

Como consecuencia de la propuesta de Watson y Crick, se ha abierto una nueva y amplísima rama de la biología que abarca aspectos evolutivos antes apenas sospechados. Las historias evolutivas que hoy podemos contar gracias al DNA, nos hablan de quienes somos, de dónde venimos y tal vez a dónde vamos. La adquisición de este nuevo conocimiento, nos presenta nuevas alternativas que apuntan a horizontes aun más lejanos. Somos las primeras generaciones de seres humanos en enfrentar estos retos y, desde luego, tenemos que estar preparados. Sydney Brenner, gran biólogo molecular contemporáneo de Watson y Crick y Premio Nóbel 2002, equiparaba desde el punto de vista conceptual a la genómica con el momento en que Galileo usó el telescopio para observar el firmamento. Pocos momentos en la historia han tenido tanto impacto en la percepción que el hombre tiene de la naturaleza y de sí mismo, y pocos descubrimientos científicos han tenido tantas implicaciones, ni nos han abierto tantas puertas al presente y al futuro.

Replicacion del ADN.

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial.

La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.

Aspectos de la Replicacion del ADN

La replicación es el proceso en el cual se copia el ADN, este proceso es semiconservativo y bidireccional. Funciona igual, tanto en procariontes como en eucarionte, salvo algunos cambio, principalmente de las proteínas que participan.

En toda célula que va a dividirse la cromatina debe duplicarse para repartirse por igual entre las células hijas. Cada cromatida sólo tiene una doble hélice de DNA (teoría del monofilamento) y en cada cromátida de un cromosoma la doble hélice presenta una cadena vieja y otra recien sintetizada. (Experimentos de Taylor, 1957).

Replicacion en Procariotas y Eucariotas

Replicación en procariontes.

Ocurre en tres etapas:

1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice.en el punto ori.
En el punto de origen u ORI, que es un lugar del cromosoma con gran contenido de A y T, la doble hélice se abre, mediante la DNA helicasa y las proteínas desestabilizadoras de la hélice o proteínas de unión a DNA de una sola cadena, vuelven recta la cromatina y la mantienen abierta. La DNA polimerasa sintetiza las cadenas complementarias a cada una de las cadenas primitivas. Forma dos copias activas de ADN, una es continua, o sea, basta con agregar los nucleotidos correspondientes porque la hebra antigua tiene 3', por lo que se crea una 5´. En la otra hebra, se produce un proceso discontinuo, debido a que la hebra quedo con un final 5', debiendo partir con un 3', y la célula es incapaz de seguir la cadena con este final, para que se inicie la copia del DNA hace falta un corto RNA específico (10 pares de bases), denominado RNA cebador, que hace que empiece a actuar la DNA polimerasa. El RNA cebador es generado por la RNA primasa (sintetizadora de RNA). Esta enzima se une directamente a la DNA helicasa, formando un complejo llamada primosoma, que se va desplazando con la cadena en formación. Conforme van existiendo fragmentos de cadena abiertos de suficiente longitud, se va sintetizando la cadena discontinua formando pequeños fragmentos, denominados Fragmentos de Okazaki, cada uno de unos 1000 nucleótidos. . Hace falta un RNA cebador por cada fragmento de Okazaki. La RNA primasa, va sintezando a intervalos los RNA cebadores que van siendo incorporados a la copia como si fueran ADN, entre los fragmentos de Okazaki, hasta que se alcanza el RNA cebador del fragmento de Okazaki ya terminado. . La cadena con ARN cebador, es denominada cadena retrasada
El DNA sintetizado en la cadena retrasada y su cadena patrón sufren un plegamiento, de tal forma que la DNA polimerasa de la cadena conductora se unen para formar un complejo único, de modo que las proteínas de replicación puedan utilizarse conjuntamente en la replicación de ambas cadenas. Las topoisomerasas mantienen esta estructura y evitan que el DNA se enrede por superenrrollamiento, cortando un enlace fosfodiester, y a esto se le llama nick.Además, existe una proteína llamada SSB, que estabiliza la forma monocatenaria de la hebra en replicación, para que no se acople por complementariedad de bases con ella misma.
Las enzimas ligasas son las encargadas, despues, de ir arreglando los nicks cuando se sustituye el ARN cebador.

Replicacion en Eucariotes.

Es similar a la de los procariontes, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retrasada con fragmentos de Okazaki. Se inicia en ORI (puede haber unas 100 a la vez), entre las diferencia, se comienza con las polimerasas, son más complejas, y además, la polimerasa de la hebra continua es diferente a la de la hebra discontinua. De la hebra continua se encarga la polimerasa Delta y de la discontinua, la Alfa.

Las helicasa difieren en estructura, las primasas se encuentran adosadas a la ADN-pol Alfa.

El resto del proceso es muy parecido.

En el final de la hebra antigua que da la base a la hebra discontinua, queda una zona denominada telómero, que no tiene como obtener su dupla en la hebra discontinua, debido a que no es posible insertar un nuevo ARN cebador, ni mucho menos un fragmento de Okazaki. Al no tener su par, son eliminados automáticamente, perdiendose. Existen enzimas, las telomerasas, que repiten esta secuencia varias veces, cosa que no se pierda información esencial del genoma. Las enzimas encargadas de cortar el telómero, son las topoisomerasas 4.

El ARN cebador es retirado por el complejo de reparación de la célula.







La Traduccion o sintesis de proteinas.

Objetivos

Objetivos del Area de Ciencias Naturales...

El estudiante de Ciencias Naturales una vez terminado su ciclo de formación integral en el área debe responder al siguiente perfil:
· Un Ser humano autónomo, que valora la importancia de expresar el afecto por sí mismo y por los demás miembros de la comunidad, mediante un proceso de autorregulación.
· Un ser humano que respeta y valora el ambiente mediante la aplicación de lo aprendido en ciencias naturales logrando conservar y mejorar su entorno.
· Una persona que cuenta con las herramientas fundamentales de la metodología científica, que le permiten abordar las diferentes situaciones problemas que se le presenten, capaces de dar explicaciones desde el ámbito científico con una posición ética y moral.
· Un ser humano con un perfil de líder que puede abordar los diferentes retos que se le presenten con un desempeño óptimo en su nivel de trabajo en grupo y concertación.

OBJETIVOS DEL ÁREA.

GENERALES:
Contribuir con la formación integral de la persona mediante la ejecución de actividades propias de las ciencias de la Naturaleza, que fomenten la investigación y la construcción del conocimiento en el mundo natural, que garanticen la comprensión y el análisis de los diferentes fenómenos biológicos, físicos y químicos del entorno, así como la formación de una conciencia reflexiva frente al valor de la vida, el respetó, la justicia social y la conservación de los recursos del ambiente.

ESPECÍFICOS:
· Fomentar en la comunidad educativa a la luz del evangelio una emocionalidad sana, una conciencia ética y espiritual que les permita establecer relaciones armónicas basadas en el respeto y los buenos modales para una convivencia fraterna.
· Avanzar en la construcción del conocimiento científico mediante la investigación siguiendo una metodología científica.
· Contribuir en la construcción de una conciencia ambiental que permita a los estudiantes tomar parte activa y responsable en toda actividad a su alcance dirigida a la conservación de la salud y la vida en el planeta.
· Propiciar la aplicación de la técnica y la tecnología como herramientas de investigación contribuyen al beneficio humano dentro del contexto de un desarrollo sostenible.

Perfil del estudiante Colonista

Son las distintas manifestaciones que fortalecen las dimensiones del ser a lo largo de su proceso formativo que lo identifican como estudiante y lo enriquecen en su proyecto de vida.

RASGOS CARACTERÍSTICOS:

1. Autónomo, capaz de ser crítico para tomar decisiones.
2. Solidario, capaz de compartir con otras personas y ponerse al servicio de la Comunidad Educativa.
3. Honesto, capaz de optar siempre por la verdad, actuar con idoneidad y rectitud.
4. Tolerante y Pacífico, capaz de resolver los conflictos por la vía del diálogo civilizado y la no-violencia activa, respetar y aceptar puntos de vista y opiniones del otro
5. Creativo, capaz de integrar, proyectar sus conocimientos y habilidades en forma original e innovadora, dar respuestas a las exigencias y necesidades de una sociedad cambiante
6. Responsable, capaz de asumir y cumplir sus compromisos como persona, hijo(a), estudiante, creyente, etc., consciente de que sus acciones favorecen o limitan el desarrollo social
7. Amoroso, capaz de propiciar relaciones interpersonales basadas en el respeto mutuo y la empatía
8. Ecológico, con profundo sentido de conservación y respeto hacia la naturaleza, comprometido con el mejoramiento de su entorno (familiar, social, escolar)
9. Investigativo, con espíritu de excelencia académica, procurar la construcción de nuevos saberes que favorezcan el desarrollo científico, tecnológico y social
10. Creyente, convencido de que Dios es el principio y fundamento de la realización humana; integra a su vida cotidiana los valores de la fe, la justicia, la reconciliación, la esperanza y la caridad
11. Líder, capaz de transformar el contexto social, político y económico con base en la equidad.
12. Cívico, capaz de expresar su sentido de pertenencia a través del respeto y el amor por su familia, Institución, región y país; y con espíritu altruista asumir la condición de ser colombiano.

Mision - Vision del Colegio Colón

MISIÓN
Somos una institucion educativa que forma personas con calidad humana y pensamientos critico capaces de resolver situaciones y adaptarse a los diferentes cambios; que con saberes cientificos y tecnologicos construyen su proyecto de vida a traves de una formación integral con enfasis en ciencias naturales para la niñez y juventud que vive en el departamento del atlántico que se proyecta a un ambito nacional e internacional.

VISIÓN
Seremos la Institución educativa de la Región Caribe, Lider en la Formación Integral de Personas, capaces de gestar cambios cientificos, tecnologicos, sociales y economicos que propicien mayor productividad en la sociedad garantizando mejor calidad de vida.