Estructura y función del ADN a las proteínas: El desafío de la mutación ## Objetivo Los estudiantes explorarán cómo la secuencia de ADN determina la secuencia de aminoácidos en una proteína, y cómo la estructura 3D resultante de la proteína dicta su función dentro de las células especializadas. Los estudiantes investigarán los efectos de diferentes tipos de mutaciones en la función de las proteínas. ## NGSS Estándares * Expectativa de desempeño: HS-LS1-1. Construir una explicación basada en evidencia de cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida a través de sistemas de células especializadas. * Prácticas de ciencia e ingeniería (SEP): Construcción de explicaciones y diseño de soluciones. * Conceptos transversales (CCC): Estructura y función. ## Introducción Las proteínas son los caballos de batalla de la célula, llevando a cabo casi todas las funciones esenciales necesarias para la vida. Pero, ¿cómo sabe una célula cómo construir las proteínas correctas? ¡Las instrucciones están codificadas en tu ADN! En esta simulación, observarás el proceso de transcripción (ADN a ARNm) y traducción (ARNm a proteína). Actuarás como genetista, explorando qué sucede cuando el código del ADN se altera (muta) y cómo estos cambios impactan la capacidad de la proteína para realizar su función en células específicas como células musculares, glóbulos rojos y células inmunitarias. ## Instrucciones 1. Abre la Simulación de Estructura y Función del ADN a la Proteína. 2. Explora la Interfaz: Observa la secuencia de ADN en la parte superior. La cadena codificante es editable. Debajo, observa la secuencia de ARNm resultante y la cadena de aminoácidos (proteína). 3. Muta el ADN: Haz clic en cualquier base en la fila superior de la secuencia de ADN para cambiarla. Observa qué sucede con el ARNm y los aminoácidos. 4. Observa la estructura y la función: En el lado derecho de la pantalla, observa cómo la secuencia de aminoácidos se pliega en una forma 3D específica. Selecciona diferentes “Tipos de células” (Músculo, Glóbulo rojo, Inmune) para ver si la forma actual de la proteína funciona correctamente en ese entorno. 5. Usa los ajustes preestablecidos: Debajo del Registro de evidencia, encontrarás los botones “Objetivos y desafíos”. Úsalos para reiniciar la simulación y explorar escenarios específicos. ## Recopilación de datos Usa el botón “Registrar datos actuales” para guardar tus observaciones en el Registro de evidencia. Debes recopilar datos para al menos 5 secuencias diferentes, incluyendo: * La secuencia original (Normal) para la célula muscular. * La secuencia mutada que completa el desafío de la célula falciforme. * La secuencia mutada que completa el desafío de STOP prematuro. * La secuencia mutada que completa el desafío de mutación silenciosa. * Al menos una mutación personalizada que crees tú mismo. | ADN (Codificación) | Aminoácidos | Forma de la proteína | Tipo de célula | Resultado de la función | | :— | :— | :— | :— | :— | | ATGGTGTACCTG | Met-Val-Tyr-Leu | Varilla fibrosa (similar a la miosina) | Célula muscular | Éxito: La estructura de varilla permite la contracción muscular. | | … | … | … | … | … | (Nota: Utilice la tabla de registro de evidencia integrada de la simulación para recopilar estos datos y luego transfiéralos a su cuaderno de laboratorio u hoja de trabajo). ## Preguntas de análisis 1. El proceso de síntesis de proteínas: Describa brevemente el flujo de información del ADN a una proteína funcional, nombrando los dos procesos principales involucrados. ¿Cómo puede el cambio de una sola base de ADN cambiar potencialmente todo el resultado? 2. Desafío de células falciformes: ¿Qué cambio específico ocurrió en la secuencia de aminoácidos cuando completó el Desafío de células falciformes? ¿Cómo afectó esto a la forma 3D de la proteína y por qué causó que el glóbulo rojo fallara en su función? 3. Desafío de STOP Prematuro: ¿Qué le sucede a la proteína cuando se introduce un codón de parada al principio de la secuencia? ¿Por qué una proteína truncada suele ser no funcional? 4. Desafío de Mutación Silenciosa: Explica cómo es posible cambiar la secuencia de ADN sin cambiar la estructura o función final de la proteína. ¿Qué característica del código genético permite esto? 5. Relación Estructura-Función: Basándote en tus observaciones de los entornos de las células musculares, de glóbulos rojos y de células inmunitarias, explica por qué la forma 3D de una proteína es fundamental para su función específica. Proporciona un ejemplo específico de la simulación. ## Conclusión Final Construye una Explicación (HS-LS1-1): Escribe un párrafo bien desarrollado que explique cómo la estructura del ADN determina en última instancia la estructura y función de las células especializadas. Utiliza evidencia específica de tu Registro de Evidencia y de la simulación para respaldar tu afirmación. Asegúrate de conectar la secuencia de nucleótidos con la forma 3D final de la proteína y su entorno celular.