Guía basada en la metodología POGIL. La guía presenta 4 modelos gráficos e información básica de textos, sobre la base de los cuales los estudiantes trabajarán a un ritmo acorde a sus necesidades empleando esos modelos y sus conocimientos previos. El profesor no es el centro de la clase, sino que pasa a un segundo plano dejando que sean los estudiantes los que tomen la iniciativa y trabajen en grupo para desarrollar cada actividad. El profesor hace de guía y facilita el trabajo de cada grupo de estudiantes.

1. fi
¿Por qué?
¿Cómo una célula copia con precisión la molécula de almacenamiento de información?
a) ¿Qué símbolo representa un origen de replicación?
Replicación del DNA
Antes de que las células puedan producir más células, por ejemplo, cuando los organismos unicelulares se reproducen o cuando
los organismos multicelulares curan heridas o crecen, primero deben replicar con precisión su DNA. La replicación del DNA implica
desenrollar el DNA parental de doble hebra para revelar cadenas monocatenarias en los orígenes de la replicación. A continuación, se
copia la secuencia de bases del DNA original utilizando reglas de apareamiento de bases complementarias para sintetizar nuevas hebras
de DNA. Este desenrollado y copia del DNA parental es posible gracias a una colección de enzimas especí cas. El mal funcionamiento o
la ausencia de las enzimas de replicación del DNA interrumpe la síntesis de DNA, un proceso vital para la vida.
Modelo 1 – Durante la síntesis del DNA se forman burbujas de Replicación,
las cuales se expanden alejándose de los orígenes de replicación.
1. Durante la replicación del DNA, se forman burbujas de replicación en puntos especí
fi
cos de
secuencias de DNA, llamados orígenes de replicación. En el modelo 1:
b) ¿Cómo se representa el DNA monocatenario?

2. 2
d) Las burbujas de replicación crecen en………dirección(es) alejándose del origen de replicación.
A. una
B. dos
C. tres
D. cuatro
c) ¿Cómo se representa el DNA bicatenario?
2. Sólo se replica el DNA que forma parte de las burbujas de replicación. En el modelo 1:
a) En las burbujas de replicación, ¿el DNA es monocatenario o bicatenario?
b) El DNA que se está replicando, ¿es monocatenario o bicatenario?
c) ¿Cómo se replica el DNA que se presenta entre burbujas de replicación?
3. Los diagramas de un cromosoma procariota circular y un cromosoma eucariota lineal se muestran en
los modelos 1A y 1B, respectivamente. Compara el modelo 1A con el modelo 1B.
a) ¿Qué aspectos de la replicación del DNA comparten los organismos procariotas y eucariotas?
b) ¿Qué aspectos son diferentes en la replicación del DNA de organismos procariotas y eucariotas?

3. 3
E. coli H. sapiens
Organismo
Ejemplo del Modelo
Número de cromosomas
Tamaño (pares de bases)
Nº de origenes de replicación
>4.600.000 > 3000.000.000
~ 30 000
1
46
1
1B
1A
a) ¿Cuál genoma es más grande?
B. el genoma humano
A. el genoma de E. coli
b) ¿Cuál genoma tiene más orígenes de replicación?
A. el genoma de E. coli B. el genoma humano
c) ¿Se podría replicar todo el genoma humano a partir de un solo origen de replicación? ¿Por qué
o por qué no?
d) ¿Podría replicarse todo el genoma humano si cada uno de sus cromosomas tuviera un único
origen de replicación? ¿Por qué o por qué no?
4. La Tabla Nº 1, diseñada más abajo, compara el tamaño y la organización del genoma del procariota
Escherichia coli con el genoma del eucariota Homo sapiens. Usa esta tabla para responder las
preguntas a), b), c) y d.
5. Supón que haces un experimento donde agregas una sustancia química a las células que permite
evitar la expansión de las burbujas de replicación después de su formación inicial. ¿Cuál es el
impacto de esta sustancia química sobre la replicación del DNA?

4. 4
(Nota: Esta es una ilustracion incompleta de síntesis de DNA. Una ilustración más completa se usará en el Modelo 4.)
Modelo 2: la síntesis de DNA tiene lugar en las horquillas de replicación
de una burbuja de replicación.
6. En el modelo 2, Identifica una región de DNA monocatenario.
7. En el modelo 2, Identifica una región de DNA bicatenario.
8. ¿Cuántas horquillas de replicación de DNA se encuentran en una burbuja de replicación?
9. ¿En cuántas direcciones se mueven las horquillas de replicación del DNA desde un origen de replicación?
10.Ambas hebras de DNA en las horquillas de replicación en forma de Y de una burbuja de replicación
son imágenes especulares negativas entre sí.
a) ¿Qué propiedad del DNA parental permite que las horquillas de replicación tengan una disposición
de imagen especular negativa en una burbuja de replicación?

5. 5
b) ¿Qué indica el rótulo "Estructura A”, dada la naturaleza de imagen especular negativa de las
horquillas de replicación?
Modelo 3 – Enzimas requequeridas para la replicación del DNA.
Función
Enzima Notas Órden de
la actividad
enzimática.
(1-3)
(Por ejemplo, DNA
polimerasa
III y DNA
polimerasa I de E. coli )
DNA
polimerasas
RNA primasa
DNA helicasa
Cataliza la formación de nuevo
ADN complementario a una sola
hebra de ADN parental, usando
componentes moleculares
básicos, los desoxinucleósidos
trifosfatos (dNTPs).
Sintetiza moléculas cortas de RNA
(RNA primers) usando nucleósidos
trifosfatos (NTPs) complementarios
a una sola hebra de ADN expuesta.
Desenrolla al DNA bicatenario para crear
hebras simples que puedan ser copiadas
por la maquinaria de replicación
Sólo pueden agregar dNTPs en
el extremo 3' libre de una hebra
de ácido nucleico (RNA o DNA)
existente, es decir, las DNA
polimerasas no pueden iniciar
la síntesis de DNA por sí solas.
No requiere de un extremo
3' existente de un ácido
nucleico para comenzar
la síntesis de RNA; no
requiere cebador o primer.
Comienza la separación del
DNA de doble hebra en el
origen de la replicación.
a) ¿Cuál enzima separa el DNA de doble hebra en un origen de replicación?
b) ¿Cuál enzima se usa para hacer un cebador o primer de RNA?
c) ¿Cuáles enzimas sintetizan nuevas moléculas de DNA?
c) Rotula los extremos 5' y 3' de la estructura indicada con el rótulo "Estructura A".
d) Explica cómo asignaste los números 5' y 3' a la estructura indicada con el
rótulo "Estructura A”, en la parte “c)” de más arriba.
11. Para dar respuesta a las siguientes tres preguntas, ten en cuenta a las enzimas requeridas para la
replicación del DNA en el Modelo 3.

6. 6
12. ¿Por qué se requiere un cebador de RNA para la síntesis de DNA nuevo?
15.Vuelve a mirar la burbuja de replicación del DNA dibujada en el Modelo 2:
13. ¿Qué enzima del Modelo 3 se usa en primer lugar durante la replicación del DNA? Explica tu respuesta.
a) Traza una línea para representar la nueva síntesis de DNA por una DNA polimerasa, desde el
extremo 3' de la "Estructura A".
b) Dibuja una punta de flecha en el extremo de 3' de tu línea dibujada para representar la dirección
en que se está haciendo la extensión del DNA.
c) Rotula tu línea para indicar que representa a DNA recién sintetizado.
d) Rotula el Modelo 2 con las ubicaciones de:
16. Describe qué aspectos de la replicación del DNA procederían y qué aspectos se interrumpirían si faltaran
las siguientes enzimas en una célula:
a) DNA polimerasa III
b) DNA helicasa
14. Basándote en sus funciones, indica el orden de actividad de cada enzima durante la síntesis de
DNA. Escribe los Nº 1, 2 ó 3 en la columna de la derecha del Modelo 3.
i. La DNA helicasa
ii. La DNA polimerasa III: la principal enzima de la síntesis de DNA (que extiende el
DNA a partir de un cebador de RNA) en E. coli.
iii. Las estructuras formadas por la RNA primasa.

7. 7
17. Examina el Modelo 2.
a) En el modelo 2, rotula el DNA parental que no se ha replicado.
b) ¿Por qué la adición de dNTPs a los cebadores de RNA mediante la DNA polimerasa III no ha
replicado todo el DNA original, como se ilustra en el Modelo 2?
¡Lee esto!
18.Vuelve a mirar el Modelo 2.
e) Si tu grupo no llegó a un consenso, ¿qué información adicional necesitarían para llegar a un
consenso?
b) Compara tu respuesta con la de tus compañeros. ¿Llegaron todos a la misma conclusión?
c) Designen a uno de los miembros de tu grupo como Embajador para comparar las conclusiones de
tu grupo con las de otro equipo e informar a tu grupo.
d) ¿Llegó tu grupo a las mismas conclusiones que el otro equipo? ¿Por qué o por qué no?
En cada horquilla de replicación, las hebras de DNA recién formadas se sintetizan en direcciones opuestas debido a:
(1) la naturaleza antiparalela de las cadenas de DNA originales; y (2) la limitación de las polimerasas de DNA para
agregar solo dNTPs al extremo 3' de una molécula de DNA o RNA. Una nueva hebra de DNA se sintetiza
continuamente (sin interrupciones ni espacios) ya que la polimerasa se mueve en la misma dirección que la
horquilla de replicación y desenrollamiento del DNA parental. Esta hebra se llama la hebra líder. La otra
nueva hebra de DNA se sintetiza de forma discontinua (con intervalos o huecos) alejándose de la horquilla
replicación y desenrollamiento del DNA parental. Esta hebra se llama la hebra retrasada.
a) Individualmente, revisa si tu grupo ha dibujado hebras líderes, hebras retrasadas o ambas en las
horquillas de replicación Nº1 y Nº2.
f ) Discutan con su facilitador o instructor el trabajo que hicieron en el Modelo 2 c, antes de pasar
al Modelo 4.

8. 8
19. Examina el modelo 4A y, a continuación, encierra en un círculo los términos correspondientes, para
completar la descripción de la horquilla de replicación Nº1.
Modelo 4: Síntesis de las hebras líder y rezagada del DNA
a) Se está sintetizando nuevo DNA a partir del cebador (primer) del RNA Nº1 (hacia/
alejándose de) la dirección general de replicación y la síntesis de hace de manera
(continua/discontinua).
b) Se está sintetizando nuevo DNA a partir de los cebadores de RNA Nº 2 y Nº3 (hacia/
alejándose de) la dirección general de replicación y la síntesis de hace de manera
(continua/discontinua).

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20. En la horquilla de replicación Nº 1 del modelo 4A, están rotulados los primer de RNA Nº 2 y Nº3, ¿cuál
de esos dos primers es más antiguo, es decir, se formó primero? Explica tu respuesta.
21. Los modelos 4A y 4B son ilustraciones de la misma burbuja de replicación en diferentes períodos de tiempo.
a) Describe las diferencias entre los modelos 4A y 4B.
c) En el Modelo 4B, la DNA helicasa desenrolló el DNA parental para exponer más DNA
monocatenario en la burbuja de replicación. ¿Se requería un nuevo cebador de RNA para replicar:
b) ¿En cuál de los dos modelos -4A ó 4B- la burbuja de replicación es más joven o reciente? Explica tu
respuesta.
A. … ¿la hebra superior del DNA parental?
B. … ¿la hebra inferior del DNA parental?
22.Trabajando individualmente, sigue las instrucciones, a continuación, para completar el dibujo del Modelo 4A.
a) Dibuja y marca los primers de RNA que la DNA polimerasa puede extender para generar una hebra
de DNA líder y hebras de DNA rezagadas.
b) Rotula los extremos 5' y 3' de los primers de RNA que dibujaste en la parte "a".
c) Dibuja líneas para representar la nueva síntesis de DNA que se extiende desde los extremos 3' de
tus primers de RNA.
d) Dibuja puntas de flecha en los extremos 3' de tus líneas dibujadas para representar las direcciones
de extensión de síntesis de DNA.
En la horquilla de replicación Nº 2 del modelo 4A:

10. 10
23. Una vez que todos hayan completado sus dibujos para la pregunta Nº22 en el Modelo 4A, comparen
sus respuestas.
a) ¿Dibujaron todos una ilustración similar?
b) Si tus ilustraciones no son similares, ¿cómo se diferenciaban?
d) En equipo, repitan las instrucciones de la pregunta Nº22 para completar el dibujo del Modelo 4B.
f) ¿Tu grupo dibujó una ilustración similar a las de los otros equipos? ¿Por qué o por qué no?
c) Después de comparar, ¿algún miembro del equipo cambió su respuesta? ¿Cuáles fueron los
cambios y qué información se utilizó para realizar estos cambios?
e) Envíen al Embajador de tu equipo a visitar a otros dos grupos para comparar su ilustración del
Modelo 4B con la de ellos. El embajador deberá Informar a su grupo.
g) Discutan con su facilitador o instructor el trabajo que hicieron en el Modelo 4 , antes de pasar a la
pregunta Nº24.

11. 11
24. Decidan en equipo si la síntesis de DNA de la cadena líder o de la cadena rezagada se vería
más afectada si:
25. En el Modelo 4, compara las moléculas de DNA recién sintetizadas con el DNA original. Describe
dos diferencias entre el DNA parental antiguo y el recién sintetizado.
¡Lee esto!
a) La actividad de la RNA primasa se redujera considerablemente en la célula.
b) La actividad de la RNA primasa estuviera completamente ausente en la célula.
La síntesis de la hebra rezagada forma fragmentos cortos de DNA unidos a cebadores de RNA llamados
fragmentos de Okazaki, en honor a Reiji y Tsuneko Okazaki*, quienes los descubrieron. Los fragmentos
de Okazaki deben modi
fi
carse para formar una hebra de DNA continua, que carezca de espacios. En E.
coli, la enzima DNA polimerasa I elimina y reemplaza con DNA a los cebadores de RNA de los fragmentos de
Okazaki. Una segunda enzima, llamada DNA ligasa, une fragmentos de DNA individuales al catalizar la
formación de enlaces fosfodiéster entre los extremos 3' y 5' de las moléculas de DNA vecinas.
*https://es.wikipedia.org/wiki/Tsuneko_Okazaki
26. En E. coli, la enzima que elimina los cebadores de RNA y llena con DNA los vacíos resultantes, se
denomina DNA polimerasa I. La enzima DNA polimerasa III de E. coli carece de esta capacidad. En
equipo, predigan la consecuencia de sustituir la enzima DNA polimerasa III por la DNA polimerasa I en
células de E. coli. Dicha sustitución causaría que estas células sólo tendríán actividad que realiza la
DNA polimerasa III. ¿Qué procesos de síntesis de DNA se verán afectados?

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27. En los seres humanos, mutaciones hereditarias conducen a una actividad deficiente de la enzima
DNA ligasa I, la enzima predominante que une los fragmentos de Okazaki durante la síntesis de DNA.
Las personas con deficiencia de DNA ligasa I son inmunodeficientes, es decir, la capacidad de su
sistema inmunitario para combatir infecciones está comprometida y tienen varias anomalías
sanguíneas. Estas anomalías incluyen una reducción en la cantidad de glóbulos blancos (leucocitos)
que realizan una amplia gama de funciones inmunitarias protectoras.
28. El aciclovir es un medicamento que se usa para tratar infecciones virales, incluido el virus del
herpes simple (VHS) que causa el herpes oral y genital y el virus de la varicela-zoster, que causa la
varicela. El aciclovir es un análogo de un tipo de nucleósido trifosfato (dNTP) que se puede
incorporar a una molécula de DNA en crecimiento, pero carece de un extremo 3'.
a) Predice el efecto sobre la replicación del DNA si se incorporara aciclovir en una molécula de
DNA en crecimiento.
Preguntas de Ampliación
a) Individualmente, y en sus propias palabras, describe la función de la DNA ligasa I en la
replicación del DNA.
b) Compara las descripciones de cada miembro del grupo y, como equipo, decidan qué
a
fi
rmación es más precisa. El registrador del equipo debe escribir, a continuación, la
a
fi
rmación de consenso.Todo el equipo deberá registrar en su guía la afirmacion de consenso.
c) Dada la función de la DNA ligasa I, que escribieron en la parte b, anterior, ¿qué propiedad de
los glóbulos blancos hace que estas células sean particularmente sensibles a la interrupción de
la actividad de la DNA ligasa I?

13. 13
b) ¿Qué enzima(s) bloquea directamente el aciclovir?
A. DNA polimerasas
B. DNA helicasa
C. DNA ligasa
c) ¿Por qué el aciclovir no bloquea la actividad de la RNA primasa?
Pregunta de revisión
29. Sigue las indicaciones, dadas a continuación, para dibujar la replicación del DNA en la burbuja
de replicación de arriba.
a) Completa los extremos 5' y 3' que faltan en el DNA parental.
b) Basándote en la polaridad (5' y 3') del DNA parental, determina si la síntesis de la cadena líder
tiene lugar en la parte superior o inferior de:
A. superior B. inferior
A. superior B. Inferior
i) la horquilla de replicación Nº1
ii) la horquilla de replicación Nº2

14. 14
d) Dibuja y rotula las siguientes estructuras en la burbuja de replicación:
i) Primers de RNA en la hebra líder (rotular los extremos 5' y 3')
ii) Primers de RNA en la hebra rezagada (rotular los extremos 5' y 3')
iii) DNA recién sintetizado (rotular los extremos 5' y 3' y mostrar mediante una
flecha la dirección de la síntesis)
iv) fragmentos de Okazaki
Reflexión
30. ¡Felicitaciones por completar la actividad de replicación del DNA! Ahora consideren tanto el
contenido de esta actividad así como la forma en que trabajaron en equipo durante todo el proceso.
a) ¿Qué desafíos enfrentaron con el contenido y/o trabajando en equipo durante esta actividad?
b) ¿Qué hizo su equipo para superar estos desafíos?
c) ¿Qué consejo le daría a otro equipo que trabaje en esta actividad?
d) ¿Qué harían diferente como equipo trabajando en una actividad futura?
c) Rotula el diagrama de la página anterior para indicar dónde se llevará a cabo la síntesis de la
cadena líder y de la rezagada.
Excelente animación sobre Replicación del DNA
https://www.bionova.org.es/animbio/animplus/dnareplicacion/dnareplicacion.html
Otras animaciones:
https://www.youtube.com/watch?v=TNKWgcFPHqw
https://www.youtube.com/watch?v=YqjbmrQcyfM
https://maxanim.com/genetics/dna-replication/