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En este laboratorio vamos a analizar la expresión genética y como se producen las proteínas paso por paso desde la producción de ARNm hasta la creación de las proteínas por otro lado para entender la expresión genética se tiene que saber que es el proceso mediante el cual la información codificada en el ADN se traduce en productos funcionales como proteínas o ARN, que desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento celular.

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Objetivo general: Identificar como es el proceso que se realiza para la producción de proteínas por medio de diferentes estructuras que facilitan su producción.

Objetivos específicos:

Analizar cual es la importancia que tienen los ribosomas dentro de el proceso y su función.

Entender como es el funcionamiento de cada estructura dentro el proceso de expresión genética.

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1. Simulador PhET

2. Grabador de pantalla

3. Padlet

4. Computador con internet

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Parte 1: Ventana "Expresión"

1. Se accede al simulador y se selecciona la pestaña “Expresión”.

2. Se observan los elementos disponibles en la interfaz, que incluyen:

Molécula de ADN

ARN mensajero (ARNm)

ARN de transferencia (ARNt)

Ribosomas

Aminoácidos

3. Se selecciona un gen específico dentro de la molécula de ADN.

4. Se arrastra la enzima ARN polimerasa hacia el gen seleccionado para iniciar el proceso de transcripción.

5. Se observa la formación de una cadena de ARNm, complementaria a la secuencia de ADN transcrita.

6. El ARNm generado se traslada hacia un ribosoma para continuar con el proceso de traducción.

7. Se utiliza el ARNt para transportar aminoácidos específicos hacia el ribosoma.

8. Se observa el ensamblaje secuencial de aminoácidos en una cadena polipeptídica, lo que da lugar a la formación de una proteína funcional.

9. Este proceso puede repetirse múltiples veces para generar varias proteínas y analizar su producción.

Parte 2: Ventana "ARNm"

1. Se selecciona la pestaña “ARNm” en el simulador.

2. Se experimenta con distintos factores que regulan la expresión génica, como:

La presencia de factores de transcripción positivos y negativos.

El nivel de afinidad de la ARN polimerasa por el ADN.

3. Se observa cómo estas variables modifican la cantidad de ARNm sintetizado y, en consecuencia, la síntesis de proteínas.

4. Se analizan diferentes combinaciones de factores y se registra cómo influyen en la eficiencia del proceso de expresión génica.

Parte 3: Ventana "Múltiples células"

1. Se accede a la pestaña “Múltiples células” del simulador.

2. Se observa la variación en la producción de proteínas entre distintas células.

3. Se analiza el efecto que tienen:

La concentración de factores de transcripción.

La afinidad de dichos factores con las secuencias específicas del ADN.

4. Se manipulan los controles deslizantes correspondientes para modificar estas variables.

5. Se toman capturas de pantalla de los diferentes escenarios generados

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En el video mostrado anteriormente se puede observar como se producen las 3 proteínas con forma de rombo, hexágono y cilindro para producir las proteínas primero se coloca el factor de transmisión positivo posterior a eso se coloca el ARN polimerasa en la región transcrita donde este se moviliza a través de esta misma después se produce el ARNm o ARN mensajero el cual se introduce en el ribosoma generando una proteína es aplica para las tres proteínas.

1. ¿Qué moléculas están involucradas en la transcripción y traducción?

En la transcripción se involucra el ADN, ARN polimerasa, nucleótidos y los factores de transcripción y en la traducción se involucra el ARNm, ARNt, ribosomas, aminoácidos, enzimas de traducción.

2. ¿Cuál es la función de la ARN polimerasa en la transcripción?

Es la enzima que se encarga de leer la cadena de ADN y producir una cadena de ARNm.

3. ¿Qué papel desempeñan los factores de transcripción positivos y negativos?

Los positivos son los que activan el inicio de la transcripción mientras que los negativos impiden que se inicie la transcripción del gen.

4. Describe paso a paso cómo se forma el ARNm a partir del ADN.

1. Se posiciona el factor de transcripción para poder iniciar el proceso.

2. Se sitúa el ARN polimerasa sobre el ADN.

3. El ARN polimerasa lee la cadena del ADN.

4. Y finalmente el ARN polimerasa genera una cadena de ARNm.

5. Explica cómo el ARNm se traduce en una proteína en el ribosoma.

1. Se posiciona el factor de transcripción para poder iniciar el proceso.

2. Se sitúa el ARN polimerasa sobre el ADN.

3. El ARN polimerasa lee la cadena del ADN.

4. El ARN polimerasa genera una cadena de ARNm.

5. Luego de eso el ribosoma traduce la cadena de ARNm.

6. Generando una proteína.

6. ¿Qué sucede si falta un aminoácido durante la traducción?

Se podría producir una proteína incompleta o mutada lo que puede afectar su funcionalidad.

7. ¿Cómo afecta la presencia de un factor de transcripción negativo a la producción de ARNm?

El factor de transmisión negativo impide que se lleve a cabo el proceso provocando que no se pueda realizar la producción de proteínas.

8. ¿Qué ocurre si hay una mutación en la secuencia del ADN?

Podría generarse una proteína defectuosa y hasta generar enfermedades si es que la mutación es grave.

9. ¿Cómo influye la concentración de ARN polimerasa en la velocidad de transcripción?

Si hay mayor concentración de ARN polimerasa mas rápida puede se la transcripción ya que hay mas enzimas disponible para iniciar el proceso.

10. ¿Por qué es importante la precisión en la transcripción y traducción?

Porque algún error puede generar mutaciones o creación de proteínas defectuosas y esto puede afectar la función de las células incluso la muerte celular.

11. ¿Qué consecuencias podría tener un error en estos procesos para la célula?

la producción de proteínas defectuosas, el mal funcionamiento celular y como antes mencionado la muerte celular.

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En el anterior video se puede ver que entre mayor concentración de factores de transmisión positivos hay mayor probabilidad de quedarse en el puesto para poder empezar la producción de ARNm pero si hay una muy baja concentración es mas difícil de que se quede en su puesto por otro lado la afinidad que aplica tanto como para los factores de transmisión positivos como para los ARN polimerasa y es que entre mayor afinidad mas probabilidad de producir el ARNm y entre menor afinidad es mas complicado.

1. ¿Cómo afecta la afinidad de los factores de transcripción a la expresión génica?

Ya que al tener una alta afinidad es mas fácil de que la enzima se una al promotor y por lo tanto aumentando la producción de ARNm en cambio cuando la afinidad es baja es completamente diferente ya que disminuye la producción de ARNm.

2. ¿Qué impacto tiene la concentración de ARN polimerasa en la producción de ARNm?

Una mayor concentración de ARN polimerasa permite que los genes puedan ser transcritos al tiempo por otro lado la menor concentración reduce la síntesis de ARNm.

3. ¿Cómo se relaciona la presencia de factores de transcripción con la cantidad de proteína

producida?

Los factores de transcripción positivos activan genes aumentando el ARNm y se producen mas proteínas mientras que los factores de transcripción negativos inhiben genes disminuyendo el ARNm y producen menos proteínas.

4. Predice qué sucederá si se aumenta la concentración de un factor de transcripción

positivo.

Aumentará la producción de ARNm y debido a esto se sintetizaran mas proteínas.

5. Observa y describe los cambios en la producción de ARNm y proteínas tras modificar la

afinidad de un factor de transcripción.

Si la afinidad aumenta los factores de transmisión se unen mas fácil al ADN por lo tanto se produce mas ARNm y proteínas mientras que si la afinidad disminuye hay menos unión provocando que se disminuya la producción de ARNm y proteínas.

6. Diseña un experimento utilizando el simulador para maximizar la producción de una

proteína específica.

Ejemplo de experimento:

1. Elegir un gen que codifique para la proteína deseada

2. aumentar la concentración del factor de transcripción positivo

3. Incrementar la afinidad del factor de transmisión por el ADN.

4. Elevar la concentración de ARN polimerasa.

5. Medir la producción de ARNm y proteína en diferentes combinaciones.

7. ¿Qué combinaciones de factores y concentraciones logran este objetivo?

las posibles combinaciones que podría lograr el objetivo pueden ser las siguientes

1. Alta afinidad del factor de transcripción positivo.

2. Alta concentración del factor de transcripción.

3. Alta concentración de ARN polimerasa.

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En el video se puede observar que entre mas aumenta la concentración del factor de transcripción positivo mas sube la grafica y baja cuando es mas bajo pero con la concentración del destructor de ARNm entre mas alta mas baja la grafica por otra parte las afinidades en las dos cuando aumenta o es mas alta la grafica sube ya que generan mas ARNm y por ultimo la degradación si es muy rápida la grafica baja y si es muy lenta sube.

1. ¿Por qué algunas células producen más proteínas que otras?

Porque no todas las células activan los mismos genes ni en la misma cantidad, factores como la cantidad de ARN polimerasa, los factores de transcripción.

2. ¿Cómo varía la expresión génica entre diferentes células en el simulador?

En el simulador algunas células muestran alta producción de ARNm y proteínas mientras que otras producen poco o nada esto se debe a varios aspectos como la concentración de factores de transcripción entre otros.

3. ¿Qué factores contribuyen a la variabilidad en la producción de proteínas entre células?

Diferente cantidad y tipo de factores de transcripción mutaciones o cambios en la secuencia del ADN distintas concentraciones de ARN polimerasa.

4. ¿Cómo se puede aumentar la producción promedio de proteínas en una población celular?

Aumentando la concentración de ARN polimerasa usando factores de transcripción positivos en mayor cantidad, eliminando factores de transcripción negativos y mejorando la afinidad de los elementos reguladores.

5. ¿Qué implicaciones tiene la variabilidad en la expresión génica para organismos multicelulares?

La variabilidad en la expresión genética tiene importantes implicaciones para los organismos multicelulares, incluyendo la diversidad celular, la adaptación a los cambios ambientales y la evolución de la especie.

6. ¿Cómo podrían las células especializadas beneficiarse de esta variabilidad?

Esta variabilidad asegura que el organismo funcione como un sistema integrado, con células haciendo tareas específicas.

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Lo que podemos analizar sobre los resultados escritos anteriormente es que los resultados muestran una comprensión muy amplia hacia el proceso de la transcripción genética, destacando el papel del ARN polimerasa y los factores de transcripción y su funcionalidad dentro de la síntesis de ARN y proteínas ademas se pueden identificar los factores de transcripción positivos y negativos reconociendo su función e influencia dentro el proceso de la síntesis de ARN y proteínas.

También se analiza la variabilidad en la expresión genética entre distintas células, considerando factores como la concentración, la afinidad y las condiciones celulares y se reconoce que todas cumplen un función diversa en los organismos.

Y finalmente se plantean aplicaciones practicas, como el uso de tecnologías o simuladores para aprender mas sobre la expresión genética.

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De el experimento pudimos aprender como se producen las proteínas, el ARNm todo su funcionamiento paso a paso por otro lado pudimos entender que entre mayor o menor concentración de alguna estructura o enzima puede producir mas o disminuir además de esto nos queda que el proceso de la transcripción y de la traducción son muy importantes para todo lo que tenemos hoy en día debido a que una gran parte de esto ha permitido crear o revivir animales que se creían extintos.

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Gómez, L. (2025). Expresión génica y producción de proteínas: Regulación y variabilidad celular. Universidad Nacional de Ciencias Biológicas.