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Guía de la Universidad de Utah sobre epigenética
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http://Teach.Genetics.utah.edu EPIGENÉTI CA ModeloDNAeHistonaModel
A ©2009UniversityofUtah
Esta guía fue traducida por GAToledo, SFC, 2017
RESUMEN Estaguíapermitealosestudiantescrearunmodelo3D,usandolatécnicade“recortaypega”quelespermitiránilustrarcómolasmoléculasdehistonas,deacetilydemetilcontrolanelaccesoalDNAyafectanlaexpresióndeungen..
OBJETIVOS APRENDIZAJES • El DNA se enrolla alrededor de proteínas
histonas. • Un DNA enrollado de manera compacta es
inaccesible para que la maquinaria que lee un gen.
• Las moléculas de metil se unen al DNA y bloquean el acceso a los genes.
• Las moléculas de acetil se unen a las histonas y mejoran el acceso a los genes.
LOGISTICA
TIEMPO REQUERIDO
• TIEMPO DE CLASE: 70 min+20 minutos de discusión.
• Tiempo de preparación: 15 min.
MATERIALES
• Copiasdemoléculaspararecortareinstruccionesparaelestudiante
• Tijeras
• Cinta adhesiva
• Clips pequeños
CONOCIMIENTOS PREVIOS
DNA, genes, Maquinaria celular “lectora” de genes y proteínas producidas
APROPIADA PARA
Primaria Intermedia Secundaria College
Para saber más: http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/
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IMPLEMENTACIÓN DE LA CLASE INSTRUCCIONES DE LA ACTIVIDAD
Distribuyalosmaterialesaparejasdeestudiantesyayúdelesparaquesiganlasinstruccionesdelaspáginas1-4.
TIP: Paraahorrartiempo,dividaalcursoendosgrupos.Solicitealasparejasdeunamitaddelcursocompletarlaseccióndelaactividaddelaspáginas1-2denominada“DejandoalDNAInaccesible”ypidaalaotramitaddelcursoquecompletelaseccióndelactividaddenominada“DejandoalDNAaccesible”(páginas3-4).Tengaplanificadoquelosalumnoscompartansusdiferentesmodelos.
ASPECTOS A DISCUTIR
• MetilyacetilinfluyenenlaexpresióngenéticacontrolandoelaccesoalDNA.LamaquinariadelecturagenéticadelacélulaesbloqueadapormetilqueseunedirectamentealDNA,ocuandoelDNAestáempacadoestrechamentealrededordelashistonas.ElaccesoesmásfácilcuandoelacetilprovocaqueelDNAseaempacadomásflojamentealrededordelashistonas.
• Metil y acetil son marcadores EPIGENÉTICOS – químicos que actúan como “INTERRUPTORES“ que determinan laexpresión genética sin cambiar el código genético. Losmarcadores EPIGENÉTICOS activan o desactivan los genes enrespuestaaseñalescelulares,creandounacapadecontroldinámicollamadoelEPIGENOMA.
• Las Enzimas jueganun rol importante en la expresión genética facilitando la adicióno la remocióndemetil yacetil.Enlaadición,lasenzimassonunapartedela“MAQUINARIALECTORADEGENES”.
MODIFICATIONES OPCIONALES
• Introduceelsiguientevocabularioalosestudiantesmásavanzados:
»Nucleosoma:unsolocarretedehistonaconsuDNAasociado.Unasubunidaddecromatina.
»Cromatina:elmaterialqueformauncromosoma.
»RNAPolimerasa:la“Maquinarialectoradegenes”
• MetilfijadosalDNAentreunaCitosina(C)yGuanina(G)enregionesconocidascomoislasCpG(psignificaaquíqueestánenlazadasporfosfato),dondelafrecuenciadeparesdebaseC-GesmásaltaqueenotrosextensionesdelDNA.InstruyaalosestudiantesaponeratenciónenlasislasCpGalolargodeCintadeDNAcuandofijelasmoléculasdemetilytengaquecolocarlasapropiadamente.TambiénsepuedeusarclipsdecoloresdiferentesenellugardondefijeslosrecortesdelasmoléculasdemetilpararesaltarmejoreláreadondeelmetilestáfijadaalDNA.
• ElijaunaregióndelaCintadeDNApararepresentarungen.Solicitealosestudiantesquelopintencolorpararesaltarlo,antesdefijaryenrollarlaCintadeDNAasucarretedehistona.Pidaalosestudiantesquevisualmentemantenganuncontroldelgenamedidaquedesarrollanlaactividad.Discutacómolametilaciónyacetilaciónpodríanafectarlaexpresióndeungen.
CANTIDADES PORGRUPODE2:
• Una copia de instrucciones y
moléculas para recortar, págs.1-8.
• Tijeras
• Cinta adhesiva invisible
• 8 clips tamaño estándar (Nº. 1, aprox. 3 cm largo)
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• DebidoaquelaacetilacióndelahistonaylametilacióndelDNAsonmanejadasporconstantesseñalescelulares,laestructurafísicadelgenomaesdinámica.Unavezquelosestudianteshayanconstruidosambosmodelos(DNAInaccesibleyDNAAccesible),pídalesquedescribanlanaturalezadinámicadelaestructurafísicadelgenoma,quemanipulansusmodelos,enrespuestaaseñalesdeactivaciónydesactivacióndegenes.Porejemplo:ComienceconunmodeloinaccesibledeDNA.Enelsímbolode“geneon”pidaalosestudiantesqueacetilensushistonas,desmetilenydesenrollenlasCintasdeDNA.Enelsímbolode“geneoff”pidaalosestudiantesquedesacetilensushistonas,enrollensusCintasdeDNAmásapretadamenteyañadanmetil.Discutacuándounacélulapuederecibirtalesseñales.
EXTENSIONES ¡Haz un cromosoma!
• ReúnalosDNAyModelosdeHistonasdetodoelcurso,másotrossifueseposibleyapílelos.Losmodelosquereúnaspuedenserestrechamenteempaquetadosymetilados,oflojamenteempaquetadosyacetiladosaunacombinacióndeambos.AsegúratedeconectarlaCintadeDNAparaformarunalargoycontinuomodelo.
• LosestudiantesveránqueloscromosomasestánformadosporDNAehistonas.
RECONOCIMIENTOS This activity is a product of the 2008 Beyond the Central Dogma Master Teacher Summer Institute.
Funding was provided by a Science Education Partnership Award from the National Center for Research Resources, a component of the National Institutes of Health.
PERMISOS Please see: http://learn.genetics.utah.edu/permissions/ to read our Permissions Policy.
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Modelo de DNA e Histona ¿Cómolasmoléculascontrolanlaexpresióngénica?
DEJANDOALDNAINACCESIBLE Recortetodaslasmoléculasdelaspáginas5-8,EnsamblalacintadeDNAconelcarretedehistona.Únaloscon8clips.
FijelashistonasremanentesalolargodeCintadeADNaunadistanciade2tirasdeDNAdeseparación(casi16cm).
Enlacélula,ElADNestáempaquetadoalrededorde“moléculascarretesproteicas”llamadashistonas.FijeUnextremodelacintadeDNAalahistona.DobleunadelascolasdelasHistonasobrelacintadeDNAparapermitirquesemantengaeneselugar.Asegúraloconunclip.
Sostengaverticalmenteenunamanoalaprimerahistona.EnrollelaCintadeADNensentidodelospunterosdelrelojalrededordeellacasidosvecesohastaquetopeslapróximahistona.DobletodaslascolasdelasHistonasobreCintadeADNpermitiendomantenerlasensulugaryasegúralaconunclip.Enunacélulareal,untrozodeDNAseenrollaalrededordeunahistonacasi1,7vecesylascolasdelasHistonaseenvuelvealrededordeDNAenrolladodeformasimilar.
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Modelo de DNA e Histona DEJANDO AL DNA INACCESIBLE cont. TratandodenoplegarOdoblarlaCintadeDNA,enróllelaalrededordelapróximahistona.Denuevo,doblelascolasdelasHistonaalrededordelaCintadeDNAyasegúrelaconunclip.RepitaestohastaquetodalaCintadeDNAhayasidoenrollada.Lashistonasdeberíanempezaraapilarseenlapartesuperioramedidaquelasenrollas.
.
RemuevelasMoléculasdemetilydesarmatumodelopasandoalpróximopaso:“DEJANDOALDNAACCESIBLE”
CuandoelADNestáestrechamenteenrolladoalrededordelashistonas,tiendeahabermuchasMoléculasdemetilalrededordeél.LasMoléculasdemetilcubrenalDNA,dejándoloimposibledeserleídoelgenporlamaquinarialectoradelacélula.UsecintaadhesivaparafijarlasmoléculasdemetilrecortadasalasáreasexpuestasdetuCintadeADN.
LosgenessonactivadoscuandomoléculaslectorasdegenessefijanysemuevenalolargodeáreaaccesibledelDNA,“leyendo”elcódigodelDNAamedidaquesedesplazaporlamolécula.TratedefijarymoverelrecortedelaMaquinarialectoradeGenesenunáreadelacintadeADNquenohayasidoenrolladaalrededordeunahistonaoestécubiertapormetil.¿PuedelamaquinarialeeruntrozosignificativodeDNA?¿Estáactivooinactivoelgen?
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Modelo de DNA e Histona ¿Cómolasmoléculascontrolanlaexpresióngénica?
DEJANDOALDNAACCESIBLE Recortetodaslasmoléculasdelaspáginas5-8,ensamblelaCintadeDNAconelcarretedehistona.Únalascon8clips.
FijeunahistonaacetiladaaunextremodetuCintadeADN,asegúrelaconunclip.FijelashistonasacetiladasremanentesalolargodelaCintadeADNaunadistanciade2tirasdeDNAdeseparación(Ca.16cm).
Sostengaverticalmentelaprimerahistonaenunamano.EnrolleenellalaCintadeADNunasdosvueltas,ensentidodelospunterosdelreloj,hastaquelaprimerahistonatoquealapróxima.
ElADNestáempaquetadoalrededorde“moléculascarretesproteicas”llamadashistonas.Aveces,moléculasdeacetilseunenalascolasdelasHistona.Fijadosmoléculasdeacetilacadahistonaendiferentesubicaciones.Parafijarlasmoléculas,tireunacoladehistonaatravésdelcorteenelcentrodelasmoléculasdeacetil.Ahoratushistonasare“acetiladas”.
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Modelo de DNA e Histona DEJANDO AL DNA ACCESIBLE cont.
Enunacélulareal,laadicióndemoléculasdeacetilprovocaquelashistonassedistancienunasdeotras.Asegúratequeningunapartedelashistonasvecinassetoquen,incluyendolasmoléculasdeacetil.Siasífuese,desenrolleunpocolaCintadeDNAparaaumentarelespacioentrelashistonas.AseguralaCintadeDNAconclip.
EnrollelaCintadeADNensentidodelospunterosdelrelojalrededordelapróximahistona.Nuevamente,AsegúratequeningunapartedelashistonasvecinassetoquenyluegoaseguralaCintadeADNconunclip.RepiteestohastaCintadeADNhayasidoenrolladaalrededordetodaslashistonas.LashistonasyelDNAdeberíanestarenrolladasflojamente,conalgodeespacioentrelashistonas.
LosGenespuedenactivarsecuandomoléculaslectorasdegenes(laARNpolimerasa)sefijanysemuevenalolargodelADNqueestáaccesible,“leyendoytranscribiendo”elcódigodelDNAamedidaquesedesplazanporlamolécula.Tratadefijarymoverla“maquinarialectoradelGen”querecortastealolargodelaCintadeADNquenoestáenrolladaalrededordeunahistona.¿PuedeleerlamaquinariaalgúntramosignificativodelDNA?¿Deberíaestaractivooinactivoestegen?
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CARRETE-HISTONA - Set 1 Peguelosextremosdecadahistonaparaformaruncarrete.
tape here tape here
Pega aquí Pega aquí
Corta por aquí Corta por aquí
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CARRETE-HISTONA - Set 2 Peguelosextremosdecadahistonaparaformaruncarrete.
Pega aquí Pega aquí
Pega aquí Pega aquí
Corta por aquí---------- Corta por aquí----------
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Hebras de DNA FormaunalargacintadeDNA,pegandolaspuntasdelas8tirascortas.
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Metil, Acetil y maquinaria lectora de genes Corta los modelos de metil, acetil y maquinaria lectora de genes. Haz una corte en la línea marcada sobre la palabra acetil. Además, corta la lengüeta en forma de U, demarcada en el centro de la maquinaria lectora de genes (ARN polimerasa)
Corta siguiendo esta línea
Corta siguiendo esta línea © 2009 University of Utah 8