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3
mayo

RESPUESTA A LA PREGUNTA DEL SORTEO DEL DIA DEL ADN

Pregunta:

 ¿Cuál es el número de moléculas diferentes posibles de moléculas de ADN de 10 pares de bases?

Respuesta  razonada:

1.- La diferencia  entre moléculas de ADN se debe a la SECUENCIA u orden en que se encuentran colocados los nucleótidos. Por tanto deberemos calcular el número de secuencias posibles diferentes.

2.- Para calcularlo, inicialmente vamos a partir de UNA de las hebras de ADN. Numeramos la posición de los nucleótidos desde el 1º hasta el 10º y, además, indicamos la dirección de esa hebra:

TABLA_1

1º nucleótido: Puede ser:  A, ó T, ó G, ó C = 4 posibilidades

2º nucleótido; también:  A , ó T, ó G,  ó C =  4 posibilidades

Secuencias posibles diferentes de los 2 primeros nucleótidos = 4 x 4 = 42 = 16 posibilidades: A-A/ A-T/ A-G/ A-C/ T-A/ T-T/ T-G/ T-C/ G-A/ G-T/ G-G/ G-C/ C-A/ C-T/ C-G y C-C.

Con el 3º nucleótido pasaría lo mismo,  y con el 4º, y con el 5º , y así sucesivamente hasta el 10º. Por tanto las secuencias posibles diferentes de UNA hebra de ADN de 10 posiciones vendría dado por la fórmula 410 = 1.048.576 secuencias diferentes en una de las hebras.

2.- Ahora bien las posibles secuencias diferentes de una hebra NO equivale a las secuencias posibles de TODO el ADN que está formado por 2 hebras antiparalelas. Y normalmente la secuencia de una no es la misma que la secuencia en la otra. De tal forma que “gastamos” 2 de las secuencias posibles de las calculadas para una hebra para formar la secuencia de la otra y con cada par de secuencias de entre todas las posibles formamos sólo 1 ADN diferente.

Veamos un ejemplo:

Una de las secuencias posibles:

TABLA_2

Otra de las secuencias posibles:

TABLA_3

Las 2 forman una sola molécula de ADN:

TABLA_4

Si giramos 180º esta molécula, las moléculas son iguales (son la misma molécula):

TABLA_5

Por tanto –y salvo que la misma secuencia APARECIESE en UNA y OTRA HEBRA– el cálculo se realizaría, dividiendo entre 2 el número de secuencias posibles en una sola hebra. Es decir: 410/2 = 1.048.576/2 = 524.288, para indicar el nº de ADNs  diferentes formados por 10 pares de bases.

3.- PERO resulta que SÍ hay secuencias iguales en ambas hebras y, por lo tanto, con esa misma secuencia en una hebra se forma un ADN de 2 hebras con la misma secuencia.. Por tanto ésas secuencias no pueden dividirse entre 2 para el cálculo. Esas secuencias reciben el nombre de PALINDROMOS (Palíndromos continuos).

Veamos un ejemplo:

TABLA_6

En el ejemplo las secuencias de ambas hebras son idénticas ya que leídas en el mismo orden , por ejemplo de 5´a 3´ambas tienen la misma secuencia: A-T-C-G-T-A-C-G-A-T.

Por consiguiente habrá que calcular el nº de esas secuencias palíndromo que constituyen un solo ADN para restarlas de todas aquellas posibles y calcular, de ese modo, el nº de secuencias que habría que dividir por 2 y aquellas que no.

4.- Para calcular el nº de secuencias que formarían un PALINDROMO en un ADN de 10 pares de bases (que ese es el caso), nos vamos a fijar gráficamente en su estructura para deducirlo:

TABLA_7

Si nosotros ponemos cualquier secuencia ALEATORIAMENTE en las 5 primeras posiciones (justo hasta la mitad de la secuencia) de una de las hebras (45 posibles secuencias) ………………

TABLA_8Y colocamos la secuencia complementaria  a la aleatoria en las otras 5 posiciones (1 sola secuencia o posibilidad) en el resto de las posiciones de la hebra –de forma simétrica- según indica el dibujo, construimos la secuencia palíndromo,  que será idéntica a la secuencia de la otra hebra.

TABLA_9

Por tanto habrá 45 x 1 = 45  = 1.024 secuencias palindrómicas  posibles en secuencias de ADN de 10 pares de bases.

5.- Ahora que ya hemos realizado todas  las consideraciones necesarias, podemos hacer los cálculos

a- Secuencias posibles en una hebra = 410

b- Secuencias palíndromo en una hebra ( por tanto, la misma secuencia  en  las 2 hebras) (*) = 45 (basta una sola secuencia para realizar la molécula entera de ADN) = 1.024

c- Secuencias posibles no palindrómicas en una hebra = 410 – 45 = 1.048.576 – 1.024 =1.047.552

d- ADNs diferentes posibles con secuencias no palindrómicas = 1.047.552/2 = 523.776

e- ADNs diferentes con secuencias palindrómicas = 1.024

f.- TOTAL DE ADNs DIFERENTES POSIBLES= 523.776 + 1.024 = 524.800

 

(*) Se entiende que son aquellas que forman un palíndromo continuo. Entre las otras –las que hemos calificado de secuencias no palindrómicas– sí que existen palíndromos discontinuos que no tienen influencia en los cálculos para el caso que nos ocupa, puesto que en los palíndromos discontinuos no son iguales ambas hebras.

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25
abril

SORTEO Día del ADN – DNA didactic

Con motivo del Día Internacional del ADN, un año más, en DNA didactic vamos a celebrarlo.

Este año hemos decidido sortear 5 de nuestros Kits Avanzados (nivel Bachillerato) para montar nuestro modelo tridimensional de ADN de 12 pb y estudiar su estructura, características y propiedades, mediante las indicaciones de la Guía Didáctica que incluye el Kit.

Sorteo Día del ADN 2017 - DNA didactic

SISTEMA DE PARTICIPACIÓN:

Envíanos un correo electrónico a info@dnadidactic.com (poniendo en el asunto del email: “Sorteo Día del ADN“) en el que respondas a la cuestión siguiente:

¿Cuál es el número de moléculas diferentes posibles de ADN formadas por 10 pares de bases?

Para responder correctamente a la cuestión planteada deberás, además de acertar el número, justificar en tu email los cálculos que has realizado para obtener tu respuesta.

PLAZO DE PARTICIPACIÓN:

Las respuestas pueden enviarse hasta el domingo 30 de abril de 2017 (incluido).

RESOLUCIÓN DEL SORTEO:

La respuesta correcta a dicha cuestión aparecerá publicada durante la siguiente semana (del 1 al 5 de mayo) en el blog de DNA didactic.

Quienes acierten la cuestión serán notificados por email durante esa misma semana a la dirección desde la que nos envíen su respuesta. El sorteo de los 5 kits didácticos (nivel avanzado) se realizará entre dichos acertantes; posteriormente notificaremos por email el resultado definitivo a las 5 personas ganadoras del Kit en el que se les solicitará la dirección para el envío del premio.

¡Mucha suerte a todos los participantes!

Feliz día y semana del ADN  :)

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25
abril

Feliz Día del ADN : 25 de abril de 2016

Como muchos sabréis ayer celebramos la ”Jornada Popular sobre el ADN” en la Domus de A Coruña, perteneciente a los Museos Científicos Coruñeses.

cartel_Domus_Xornada popular sobre o ADNQuisimos realizar un homenaje a la molécula con motivo del Día Mundial del ADN, que este año se celebra hoy lunes 25 de abril.

Aquí os dejamos un resumen de la jornada de ayer:

Comenzábamos las jornadas de la mañana y de la tarde con una breve explicación de la historia del descubrimiento de la molécula de ADN, su estructura, sus características principales y sus potenciales aplicaciones biotecnológicas.

 

 

Tras sentar las bases de lo que encierra esta sorprendente molécula de la vida, cada asistente iniciaba el montaje de su molécula de ADN. El modelo que eligieron los participantes fue el elemental, que está dimensionado proporcionalmente a escala 73.500.000:1. Primero comenzaron con el montaje de los pares de bases, para después realizar la estructura de la doble hélice dextrógira característica de la molécula de ADN.

IMG_2707

 

Todo ello, ante la atenta mirada de Doña molécula, quien, tras varios días de turismo por la ciudad como hemos contado en anteriores publicaciones; esta vez se ha limitado a observar la habilidad de los asistentes para intentar replicarla. :)

Para finalizar la actividad propusimos a los asistentes colgar en nuestra molécula gigante un mensaje para festejar el día del ADN.

tarde (10)

Desde DNA didactic queremos dar las gracias a la Domus por brindarnos su colaboración   en este lúdico y didáctico día. Estamos muy contentos con la participación y la valoración que nos habéis dado los participantes: ¡Un sobresaliente!

Esperamos poder realizar nuevas actividades divulgativas como esta próximamente, para que la ciencia, la biología, la genética y el ADN sean cada día mas populares. 😉

¡¡Muchas gracias a tod@s!!

El equipo de DNA didactic.

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21
abril

El ADN sigue haciendo turismo por La Coruña

En su recorrido por La Coruña, ha decidido visitar 2 lugares muy especiales de nuestra ciudad. La molécula de ADN llega al monte de San Pedro y a la Torre de Hércules, y aquí podéis ver las fotos de este recorrido:

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Seguirá su visita turística hasta terminar el domingo en la Domus para la ”Jornada Popular sobre el ADN“. Como ya os comentábamos, será una jornada lúdico-didáctica y “maker” en la que nuestro ADN será el centro de todas las miradas y de todos los interrogantes…

Permanezcan atentos; seguiremos publicando.

¡Nos aproximamos al Día Mundial del ADN 2016!

DNA didactic

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2
marzo

OlimpiADN 2016

OlimpiADN

Programa didáctico STEM de la Fundación Barrié y DNA Didactic

Un año más y en colaboración con la Fundación Barrié, organizamos OlimpiADN, una olimpiada didáctica y divertida que este año comienza su segunda edición.

Esta actividad está dirigida a alumnos y profesores de la ESO y Bachillerato de centros educativos de Galicia con inquietudes científicas.

El objetivo es despertar la curiosidad del alumnado de Secundaria en el área de la genética y la biotecnología a través de una serie de talleres presenciales (para los profesores que serán en marzo y abril de 2016 -en A Coruña y Vigo-) y unas actividades y retos (para realizar en el aula con los alumnos) orientados a profundizar en el conocimiento de la molécula de la vida: el ADN.

Retos_olimpiADN

La inscripción esta abierta hasta el próximo 11 de marzo. La duración de este programa es de 3 meses; marzo, abril y mayo. Se entregará material didáctico sobre el ADN para los centros participantes.

Te animamos a inscribirte en esta nueva edición con tus alumnos y a compartirlo con docentes del área de Ciencias de Secundaria y Bachillerato de otros centros educativos de Galicia.

Más información e inscripciones: OlimpiADN Fundación Barrié

¿Quieres ver algunos retos de la primera edición de #OlimpiADN? Mira estos vídeos de los alumnos: ver videos ¡La caña!

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22
diciembre

El ADN, “la madre del cordero”

La expresión que se usa en el título para referirnos al ADN hace referencia a la importancia biológica de esta molécula.

Hoy día es frecuente la utilización del ADN para expresar la “esencia” de cualquier persona o institución. “Está en nuestro ADN”, se acostumbra a decir cuando se quiere resaltar un carácter diferencial e importante de las mismas.

Realmente es así, el ADN desempeña en los seres vivos un papel esencial en todos los seres vivos porque  les confiere sus características morfológicas y fisiológicas específicas. Se puede decir que el ADN  es el fundamento biológico de la vida. “DNA is life, the rest is just translation”: El ADN es la Vida, todo lo demás no es sino su consecuencia”.

Viñeta adaptada por DNA didactic. SL

Se echa de menos, en la enseñanza de la biología actual en nuestros centros de secundaria que los temarios oficiales no realicen un enfoque holístico y transversal  de los programas de biología desde este punto de vista. Actualmente el ADN aparece disperso. Por un lado, como componente químico de los seres vivos; se desconecta y pasamos a la célula donde el ADN nos aparece como un constituyente nuclear entre todos los otros componentes; se estudia la taxonomía de los seres vivos donde las características morfológicas diferencian los diferentes grupos sin relación con la base de sus peculiaridades: su ADN y la evolución del mismo; y así sucesivamente.

Finalmente  nuestros alumnos  acaban por entender al ADN como una cosa más -entre muchas otras palabrejas raras que contiene la biología-  de la que sólo aprenden su nombre completo por resultarles una palabreja chunga “ácido desoxirribonucleico”, pero sin haberse dado cuenta de la esencial  importancia del mismo.

Desde aquí, queremos hacer un llamamiento para la reforma de los currículos de biología en las enseñanzas  medias. Todos acabaríamos ganando.

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11
diciembre

ADN Vacilón

Casi todo el mundo conoce que en el ADN se encuentran  los genes que definen nuestras características y las de cualquier ser vivo, cuyo conjunto denominamos genoma.  Realmente, el ADN  es un asunto serio  e importante desde el punto de vista de la biología.

No obstante, en determinadas circunstancias, y principalmente cuando tratamos de representar su estructura  de forma gráfica o mediante la escritura de su secuencia, sin más referencias, podemos estar representando su estructura de un modo equívoco y, en este sentido, podemos denominarla al ADN como burlón, guasón o bromista. Es  decir, ADN vacilón.

Veamos la siguiente figura que representa 10 secuencias de ADN donde representamos sus componentes (nucleótidos) mediante bolitas de colores en sus dos hebras . En verde los nucleótidos de Guanina, en amarillo los de Citosina, en rojo los de Adenina y en azul los de Timina.

bolitas_colorines

Y os animo a que respondáis a la cuestión siguiente. ¿ Representan los 10 dibujos la misma secuencia de ADN o existen secuencias diferentes. Podrían indicar por su número adjunto las que consideras iguales y/o diferentes y la razones que te llevan a considerarlas de ese modo?

Y ahí queda. Más adelante y en un próximo post, publicaremos los nombres de aquellos que no hayan enviado las respuestas que consideramos acertadas y también su solución.

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13
noviembre

Herencia biológica: un juego de cartas

El descubrimiento de la existencia de “partículas o factores hereditarios” (hoy genes) por Mendel, los descubrimientos posteriores del lugar donde se encontraban y de su naturaleza; acabó en la formulación de la “Teoría Cromosómica de la Herencia”, hoy vigente.

Los cromosomas son realmente las unidades de transmisión hereditaria en cuyo interior se encierran todo un conjunto de genes. Los genes se transmiten, pues, en lotes y todos aquellos que van en el mismo lote se transmiten conjuntamente (son genes ligados en la transmisión).

Se puede decir que los cromosomas son “paquetes o envases” de un determinado conjunto de genes. Cada especie tiene un número concreto de paquetes en los que almacena todos sus genes, cuyo conjunto denominamos genoma. Cada paquete se diferencia del resto, sobre todo, por su tamaño.

Y, abundando en las comparaciones, toda la información genética de una especie –su enciclopedia genética- está contenida en un número concreto de libros, cada uno de un tamaño y número de páginas diferente de los demás. Y todos los individuos de la misma especie tienen su enciclopedia genética almacenada del mismo modo. Cada “gen” está ubicado en el mismo tomo, página y párrafo concretos de dicha enciclopedia y, como cada gen puede tener diferentes variantes –denominados alelos- su conjunto global diferencia a los individuos de la especie. Todos los miembros de una especie tienen un conjunto de libros iguales, pero diferentes en la información que contienen.

En realidad, tenemos 2 enciclopedias y no una sola: dos tomos iguales en tamaño, aunque el contenido de cada tomo dentro cada par es diferente. Esto se debe a que por herencia, cada uno de nosotros recibe: un tomo procedente del par de un progenitor y el tomo-pareja del otro.

Cada progenitor tiene también 2 enciclopedias completas y transmite una sola eligiendo al azar uno de los tomos de cada pareja, y éstos llevarán su lote de genes correspondiente con su contenido concreto. Así pues, ciertamente, para cada gen tenemos 2 variantes, uno en cada tomo, en el mismo párrafo y página del mismo. Puede que las 2 variantes sean iguales o también puede suceder que sean diferentes. En el primer caso se habla de homocigosis (para ese gen) y en el segundo caso -que se produce con más frecuencia- se habla de heterocigosis.

Las combinaciones homo y heterocigóticas serán más numerosas en la medida de la existencia de un mayor número de variantes (alelos) de ese gen y proporcionará una mayor variabilidad de formas o características de un rasgo biológico en el que ese gen actúe como responsable. Y en el conjunto de todos ellos, es en lo que nos diferenciamos unos individuos de otros.

Lo de la herencia biológica es similar a un juego de reparto de cartas: si papá tiene 2 palos completos de la baraja (oros y copas, por ejemplo) y mamá tiene los otros 2 (espadas y bastos) a cada hijo le van a proporcionar cada uno un palo completo confeccionado al barajar al azar. Así papá le pasa a un hijo, por ejemplo, el as de oros, el dos de copas, el tres de copas, el 4 de oros, el 5 de copas, el seis, siete y sota de oros y el caballo y el rey de copas. Y mamá le proporciona a ese mismo hijo el as de bastos, el dos de espadas, el 3, 4 5, y 6 de bastos, el siete y la sota de espadas, el caballo de bastos y el rey de espadas.

 

Herencia Cartas

Representación de un reparto de cartas sencillo; dónde cada progenitor otorga una carta al azar a cada hijo. Se muestran las cuatro posibilidades de los diferentes cruces.

 

Si el lector no se ha perdido con la combinatoria anterior, se habrá dado cuenta que el hijo del ejemplo tendrá un 6 de oros y un 6 de bastos. A otros hijos les habrá tocado cualquier otra de las posibles combinaciones (6 oros/ 6 espadas; 6 copas/6 bastos; 6 copas/ 6 espadas; o incluso repetir la misma del ejemplo). Y así, igualmente, con cualquiera de las otras cartas, desde el as hasta el rey.  

Dejo al lector que confeccione todas las combinaciones de cartas que podrían tener todos sus posible hijos.

Si ahora llamamos al AS: cromosoma 1 (tomo1 de la enciclopedia). Al dos: cromosoma 2 (tomo 2). Al tres: cromosoma 3 (tomo 3) y…. al rey: cromosoma 10 (tomo 10), usted habrá entendido que lo que descubrió Mendel y sucesores no es, ni más ni menos que un nuevo juego de cartas de la baraja española.

Más mérito y reconocimiento deberían haberle otorgado al que estableció las reglas – mucho más complicadas-  del juego del mus o del tute … y ni siquiera conocemos su nombre. ¿No le parece?

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29
octubre

El sistema informático del ADN

Cada día está más claro que el ADN de nuestro genoma funciona como un auténtico sistema, interrelacionando sus diversas y diferentes secuencias influidas a su vez, por la calidad y/o cantidad de otros procesos físico-químicos celulares y extracelulares  que entran en relación con él.

El genoma que, en principio iba a ser el controlador y punto de inicio de todo proceso biológico, se encuentra así autocontrolado y mediatizado también por circunstancias ajenas a el mismo. En numerosas ocasiones este sistema es tremendamente complejo y sus efectos son muy difíciles de estudiar, sobre todo cuando intentamos desentrañar sus disfuncionalidades que ocasionan alteraciones o enfermedades más o menos graves.

Desde estas líneas no pretendemos profundizar en aquello que hemos relatado anteriormente,  sino plantearnos una cuestión mucho más básica que surgió como consecuencia de una reunión de nuestro equipo. Cuestión a la que no supimos dar respuesta concluyente y por ello la remitimos a nuestros posibles lectores.

La cuestión es sencilla: ¿Por qué el ADN es un sistema de información de 4 dígitos (bidigital) y no de otro modo? ¿Es acaso por ser más sencillo que otro cualquiera? ¿Su eficiencia es óptima en relación a su sencillez? ¿Podría existir otro sistema que alcanzara una mayor optimización combinando ambos aspectos?.

Una primera forma de como enfocamos la cuestión fue la de elaborar una tabla con los diferentes números de informaciones (tomándolos en secuencias de 3 en 3, que es la la estructura básica del código natural)

 

 

Sisitemas de información posibles (web)

 

1.-Está claro que con 2 digitos, el número de combinaciones diferentes (8), no sería suficiente para completar el significado del código natural que es el de 20 (al traducirse a aminoácidos y posteriormente a proteínas).

2.- Con un sistema tridigital, el nº sería suficiente (27), pero sería difícil que la doble cadena de ADN tuviese un complementario concreto en alguno de sus dígitos; lo que supondría tener una grandísima posibilidad de errores.  Si hiciésemos a alguno de ellos complementario indistinto de cualquiera de los otros 2 y, como sabemos que los genes son transcritos indistintamente en cualquiera de las cadenas; cada gen podría tener un significado no unívoco y decir cosas diferentes en diferentes momentos en que éste se transcribiese. Incurriríamos en el mismo problema si el nº de dígitos fuese impar (5, 7, 9….) razón que nos sirve para desechar los sistemas penta, hepta, nonodigitales… etc.

3.-Los sistemas exadigital (6), octodigital (8),..etc  no sólo  cumplirían la compatibilidad del posible ADN, sino que  también nos proporcionaría un código mucho más extenso –nada menos que 216, 512,….. significados- que nos proporcionaría una superabundancia de aminoácidos y proteínas. Serían posibles, pero los sistemas biológicos- pensemos por ejemplo en los sistemas enzimáticos o inmunitarios- deberían ser sistemas harto complejos y con un gran gasto energético en cuanto a su producción y puesta en marcha. Por lo que difícilmente podría simplificar el consumo energético que habitualmente requiere un ser vivo.

La Biología sintética –cuya investigación e intenciones es la de ampliar el código genético- deberá  enfrentarse con estos problemas.

4.- Sólo nos queda el  sistema que existe: el sistema tetradigital (o bi-digital). Un sistema de mínimos requisitos para dar cuenta de la enorme variabilidad de la vida del modo más eficaz posible. Y,  es que, como siempre se dice, la naturaleza es mucho más sabia.

Bioinformatica (1)

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4
septiembre

Dimensiones del ADN/ DNA Structure Size


En términos geométricos, el ADN es una doble hélice dextrógira, donde cada una de las hélices avanzan según el sentido de las agujas del reloj. Para definir su configuración estructural es necesario indicar el valor de algunas de sus dimensiones geométricas.

La dimensión vuelta de hélice es la distancia lineal en la cual cada hélice realiza una vuelta completa, es decir; un giro de 360º. Cada vuelta de hélice se completa cada 10 pares de bases. Los surcos menor y mayor, miden la amplitud de los huecos que se producen entre una hebra y otra, hacia arriba y hacia abajo. La distancia entre pares de bases es siempre la misma. La conformación de la doble hélice puede considerarse inscrita en un cilindro, cuyo diámetro, denominado diámetro de la base, también se considera como una magnitud geométrica que la define.

Diámetro, surcos, vuelta de hélice y distancia entre pares de bases son las magnitudes geométricas que determinan la conformación tridimensional del ADN.


Geometrically speaking, DNA is a double clockwise helix: both chains move in the clockwise direction. In order to describe its structural form it is necesary to indicate several geometrical dimensions. The helix turn is the lineal distance in which each helix makes a whole turn, 360º. Each of these turns is completed every 10 pairs of bases.

The mayor and minor tracks have the size of the cavities produced between both strands upwards and downwards. The distance between pairs of bases is always the same. The double helix forms a cilinder, the diameter of this cilinder is also a geometrical feature to describe it.

Diameter, tracks, helix turn and distance between pairs of bases are the geometrical features which determine the tridimensional form of DNA.

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