Download 4 Completa el siguiente cuadro: EXONULEASA POLIMERIZACIÓN

4
Completa el siguiente cuadro:
EXONULEASA
Dirección
Función
POLIMERIZACIÓN
Dirección
Función
I
II
III
Solución:
6
A través de dibujos explica los diferentes modelos que interpretan la replicación del ADN.
Solución:
- Hipótesis conservativa: afirma que la doble hélice original permanece intacta, dando lugar, de alguna
manera, a una doble hélice complementaria nueva. Es decir, una célula recibiría la molécula antigua de
ADN y la otra la moderna.
- Hipótesis dispersiva: se basa en que cada una de las cadenas hijas nuevas contienen fragmentos de
la cadena original y fragmentos de nueva síntesis.
Meselson y Stahl, en 1957, demostraron experimentalmente que el modelo correcto era el
semiconservativo.
- Hipótesis semiconservativa: se debe a Watson y Crick. La molécula de ADN se escinde en sus dos
cadenas y cada una de ellas dirige la síntesis de su complementaria, formándose dos moléculas
idénticas, con una hebra antigua y una hebra nueva cada una.
10 Cierto individuo posee en sus células somáticas en fase G 1, 0,8 pg de ADN.
Razona cuál será la cantidad de ADN existente en las siguientes células de ese individuo:
a) Espermatozoides.
b) Una célula al final de la primera división de la meiosis.
c) Una célula epidérmica en fase G2.
d) Una célula en profase de la primera división meiótica.
Solución:
a) Un espermatozoide posee una dotación n de cromosomas de 1 cromátida, mientras que una
célula somática posee 2n cromosomas. Por lo tanto el individuo tendrá en el espermatozoide 0,4 pg
de ADN.
b) Una célula la final de la meiosis posee n cromosomas de 2 cromátidas, por tanto la cantidad de ADN
es de 0,8 pg.
c) Una célula epidérmica (somática) posee 2n cromosomas de 1 cromátida, por lo tanto posee 0,8 pg.
d) Una célula en profase de la primera división meiótica posee 2n cromosomas de dos cromátidas, por
los que posee 1,6 pg de ADN.
11 Realiza un dibujo de los diferentes acontecimientos que tienen lugar en una burbuja de
replicación.
Solución:
1
Enuncia y describe brevemente el esquema que fue considerado durante muchos años el
"dogma central de la biología molecular".
Solución:
El ADN contiene la información para que los aminoácidos se unan y formen las proteínas. Pero,
dado que la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas, que se encuentran en el núcleo, y
debido a que el ADN no puede salir al citoplasma, se hace necesaria la participación de otra
molécula que actúe de intermediaría entre el ADN y los ribosomas. Este papel de intermediario lo
realiza el ARNm. El proceso de formación de este ARNm, a partir de ADN, se denomina
transcripción. Con la información contenida en el ARNm se puede sintetizar la cadena polipeptídica,
en el proceso denominado traducción, que ocurre en los ribosomas. En este proceso intervienen
otros tipos de ARN, como el ARNr, componente principal de los ribosomas, o el ARNt, que
transporta los aminoácidos hasta los ribosomas.
Así, el flujo de información genética puede expresarse:
2
Completa el siguiente esquema:
Solución:
4
¿Qué es un gen? ¿De qué se ocupa la genética molecular?
Solución:
Un gen es una unidad de información hereditaria que se expresa determinando una característica
observable o fenotipo. La genética molecular se ocupa de estudiar la naturaleza de los genes y la
forma en que se expresan.
5
¿En qué consiste la hipótesis un gen-una enzima?
Solución:
Según esta hipótesis, un gen contiene la información para que los aminoácidos se unan en un
determinado orden y formen una enzima.
Hay que tener en cuenta que no todas las proteínas son enzimas y además, algunas proteínas
contienen más de una cadena polipeptídica, por lo que, posteriormente, la hipótesis un gen-una
enzima quedaría sustituida por "un gen, una cadena polipeptídica".
7
Señala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando la respuesta en
este último caso:
a) El proceso de formación del ARNm se denomina traducción.
b) El concepto moderno de gen considera que se trata de un fragmento de ADN que contiene la
información necesaria para la síntesis de un ARN.
c) Todos los seres vivos poseen como material genético ADN.
d) F. Griffith, mediante sus experimentos con la bacteria Streptococcus pneumoniae, propuso la
hipótesis "un gen, una enzima".
Solución:
a) Falso. El proceso de formación de ARNm se denomina transcripción.
b) Verdadero.
c) Falso. Determinados virus, como los retrovirus, poseen como material genético ARN.
d) Falso. La hipótesis "un gen, una enzima" fue propuesta por Beadle y Tatum.
8
¿Qué función tiene la enzima transcriptasa inversa? ¿En qué proceso está implicada? ¿En qué
seres vivos podemos encontrarla?
Solución:
La transcriptasa inversa es una enzima presente en los retrovirus, como el VIH causante del SIDA,
capaz de sintetizar ADN a partir de una molécula de ARN (molécula en la que almacenan la
información genética estos virus). El proceso se denomina retrotranscripción o transcripción inversa.
10 Señala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando la respuesta en
este último caso:
a) La síntesis de ARNm siempre ocurre en el núcleo.
b) El paso de ADN a ARNm está catalizado, en retrovirus, por la enzima transcriptasa inversa.
c) La primera evidencia de que el ADN es el material hereditario fue obtenida por Griffith.
d) Griffith demostró que el "principio transformante" de sus experiencias era el ADN.
Solución:
a) La frase no es del todo correcta, ya que si bien la síntesis de ARNm se realiza en el núcleo en los
organismos eucariotas, en los de organización procariota que carecen de núcleo, la transcripción o
síntesis de ARNm se realiza en el citoplasma.
b) Falso. La enzima transcriptasa inversa, presente en retrovirus, sintetiza ADN a partir de una
molécula de ARN.
c) Verdadero.
d) Falso. Las experiencias de Griffith sólo pudieron demostrar la existencia de "algo", que llamó
principio transformante. Fue Avery y colaboradores quienes en 1944 demostraron que el principio
transformante de Griffith era el ADN.
14 Esquematiza a través de un dibujo en qué consiste el proceso de retrotranscripción que realizan
determinados virus.
Solución:
Los retrovirus almacenan su información genética en una molécula de ARN. Emplean una enzima, la
transcriptasa inversa, que sintetiza ADN a partir de una molécula de ARN. El proceso recibe el
nombre de retrotranscripción o transcripción inversa.
17 ¿Qué sabes de la fase de terminación del proceso de la transcripción en eucariotas?
Solución:
El proceso de transcripción finaliza cuando la ARN-polimerasa reconoce en el ADN unas señales de
terminación que indican el final de la transcripción. Esto implica el cierre de la burbuja formada en el
ADN y la separación de la ARN-polimerasa y el ARN transcrito. Posteriormente, una enzima (poli-A
polimerasa) añade en el extremo final 3´ del ARN una secuencia formada por unos 200 nucleótidos de
adenina, llamada poli A.
18 ¿Qué sabes de la fase de iniciación del proceso de la transcripción en eucariotas?
Solución:
La fase de iniciación de la transcripción comienza cuando la ARN polimerasa reconoce, en el ADN a
transcribir, una secuencia de bases que indican el inicio de síntesis, llamada región promotora. A
continuación la enzima ARN polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra para permitir la
transcripción.
19 ¿Qué sabes de la fase de elongación del proceso de la transcripción en eucariotas?
Solución:
La fase de la elongación de la transcripción consiste en la adición de ribonucleótidos para formar el
ARN. El proceso de síntesis del ARN tiene lugar en sentido 5´-3´, ya que la ARN-polimerasa avanza a
lo largo de la cadena de ADN en dirección 3'-5´. Tras la unión de los 30 primeros ribonucleótidos se
añade en el extremo 5´ del ARN una caperuza formada por metil guanosin-fosfato.
20 ¿Qué enzima interviene en el proceso de transcripción o síntesis del ARN? ¿Qué funciones
realiza?
Solución:
El proceso de transcripción o síntesis de ARN está catalizado por el enzima ARN-polimerasa. En los
procariotas sólo existe una, mientras que en los eucariotas existen tres, llamadas ARN polimerasas
I, II y III; la I interviene en la formación del ARNr, la II lo hace en la síntesis de todos los ARNm y la
III en la del ARNt y de un ARNr de pequeño tamaño.
Entre las funciones de la enzima, se encuentran:
- Reconoce en el ADN una señal de inicio del proceso, las llamadas secuencias promotoras.
- Recorre la hebra molde de ADN "leyéndola" en sentido 3´- 5´.
- Selecciona el ribonucleótido trifosfato cuya base es complementaria con la cadena de ADN que actúa
de molde.
- Cataliza la formación del enlace éster entre los nucleótidos seleccionados, complementarios con los
de la cadena de ADN que se está leyendo.
- Reconoce la secuencia específica de terminación de la transcripción.
22 ¿Cómo sabe la enzima ARN polimerasa donde está localizado el principio del gen que tiene que
transcribir y en qué cadena se encuentra?
Solución:
En todos los genes existen unas secuencias cortas de bases nitrogenadas denominadas promotores,
que indican el inicio de la transcripción. La enzima ARN-polimerasa avanza solo a lo largo de la
cadena de ADN "leyéndola" en sentido 3´-5´, por lo que la síntesis es en sentido 5´-3´.
23 El ADN de los eucariotas presenta intrones y exones. ¿Qué diferencias existen entre estos
fragmentos de ADN? ¿Cómo afectan estas estructuras a la traducción del ADN?
Solución:
En los eucariotas, un gran número de genes que codifican proteínas no son continuos, sino que se
encuentran fragmentados, ya que contienen dos tipos de secuencias:
- Los intrones son secuencias de ADN (de bases) más o menos largas que se trascriben, pero que no
contienen información, es decir, no codifican una secuencia de aminoácidos.
- Los exones son las secuencias que se trascriben y se traducen, es decir, tienen información para
formar una cadena polipeptídica. Estos fragmentos se encuentran intercalados con los intrones.
En la transcripción del ADN son copiados tanto los fragmentos exónicos como los intrónicos, pero
posteriormente el ARNm sufre un proceso de maduración, donde pierde los intrones. Como
consecuencia de la maduración el ARNm que se va a traducir, es una cadena continua formada
únicamente por segmentos exónicos.
29 Mediante un dibujo o esquema señala las diferentes fases que tienen lugar en el proceso de
transcripción en eucariotas. Indica las moléculas implicadas, así como las direcciones de
síntesis.
Solución:
32 Una hebra de ADN es:
5´...CCCATGCCATACGGAACCACG...3´.
a) Escribe la hebra complementaria. Indica su polaridad.
b) Escribe el ARN mensajero que daría lugar la transcripción. Indica su polaridad.
Solución:
a) La hebra complementaria de ADN sería:
3´...GGGTACGGTATGCCTTGGTGC...5´.
b) En la transcripción interviene el enzima ARN-polimerasa, que avanza a lo largo de la cadena 3´-5´
del ADN leyéndola en esta dirección, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5´-3´. Por lo tanto,
el ARNm obtenido por transcripción sería:
5´...CCCAUGCCAUACGGAACCACG...3´.
33 El siguiente fragmento de una cadena de ADN representa el inicio de un gen:
3´...TACCCGAGATGT...5´
a) Determina la secuencia de bases de su ARN mensajero e indica su polaridad.
b) Determina la secuencia de bases de la cadena complementaria de ADN e indica su polaridad.
Solución:
a) El ARN mensajero originado por transcripción sería: 5´…AUGGGCUCUACA…3´.
b) 5´...ATGGGCTCTACA...3´.
34 La microfotografía adjunta muestra el proceso de transcripción en el nucléolo de los distintos
tipos de ARN ribosómicos. Indica sobre la imagen:
a) La posición de las hebras nacientes de ARN.
b) La posición del ADN.
c) La dirección de transcripción.
Solución:
35 Para cada uno de los anticodones siguientes:
3´-UUA-5´
3´-UCU-5´
3´-AAU-5´
3´-ACU-5´
determina, teniendo en cuenta la polaridad:
a) El codon correspondiente del ARNm.
b) La secuencia de nucleótidos de la cadena de ADN que es transcrita.
Solución:
a) Para averiguar los codones correspondientes al ARNm hay que tener en cuenta la ley de
complementariedad de bases y que el sentido de la síntesis del ARNm es 5´-3´, puesto que las
ARN-polimerasas responsables de su síntesis se desplazan a lo largo de la cadena de ADN
"leyéndola" en sentido 5´-3´.
Anticodon ´3´-UUA-5´; codon 5´ AAU 3´
Anticodon ´3´-UCU-5´; codon 5´ AGA 3´
Anticodon ´3´-AAU-5´; codon 5´ UUA 3´
Anticodon ´3´-ACU-5´; codon 5´ UGA 3´
b) La transcripción es la primera fase de la síntesis de proteínas. El proceso consiste en la síntesis de
un ARNm, tomando como molde una de las dos cadenas de ADN. El proceso está catalizado por la
enzima ARN-polimerasa. Estas enzimas se desplazan a lo largo de la cadena de ADN "leyéndola" en
sentido 3´-5´, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5´-3´.
Para poder averiguar la secuencia de las dos hebras de ADN del que proviene el ARN de la figura
hay que tener en cuenta:
- La ley de complementariedad de bases.
- El sentido de síntesis de las ARN polimerasas.
- La timina es exclusiva del ADN y el uracilo del ARN.
ADN:
3´ TTA TCT AAT ACT 5´
ARNm
5´ AAU AGA UUA UGA 3´.
37 ¿Qué significa que el código genético no presenta imperfección? ¿Supone esto alguna ventaja?
Solución:
Que el código genético no presente imperfección significa que ningún codón codifica más de un
aminoácido, lo contrario conllevaría problemas considerables, pues a partir de un gen se sintetizarían
proteínas diferentes.
39 ¿Qué queremos dar a entender cuando decimos que el código genético está degenerado?
Solución:
El código genético comprende toda la información almacenada en el ADN. Los 64 codones identifican
a los 20 aminoácidos proteicos y a varias señales de iniciación y terminación de la síntesis de
proteínas. El código genético presenta una serie de características que ayudan al cumplimiento de sus
funciones. Entre estas características está que es degenerado. Este término indica que la mayor parte
de los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un
codón. Los distintos codones que codifican para un mismo aminoácido se denominan codones
sinónimos.
40 ¿Qué significa que el código genético carece de solapamientos?
Solución:
Los tripletes de bases se hallan dispuestos de manera lineal y continua, sin que entre ellos existan
comas ni espacios y sin que compartan ninguna base nitrogenada. Su lectura se hace en un solo
sentido (5´-3´) desde el codón que indica el comienzo de la proteína hasta el que indica su final.
41 ¿Qué significa que el código genético es universal?
Solución:
El código genético es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo los virus; así, por
ejemplo, el codón UUG codifica para el aminoácido leucina tanto en los procariotas como en los
eucariotas, lo mismo ocurre con todos los codones. Este hecho indica que el código ha tenido un
solo origen evolutivo.
Gracias a la genética molecular se ha comprobado últimamente que las mitocondrias y algunos
protozoos, como Tetrahymena, utilizan un código genético ligeramente diferente.
43 Explica a través de un ejemplo qué significa que el código genético está degenerado y es
universal.
Solución:
Que el código genético está degenerado significa que la mayoría de aminoácidos, a excepción de
metionina y triptófano están codificados por más de un codón. Por ejemplo, el aminoácido Prolina
(Pro) está codificado por cuatro tripletes: CCU, CCC, CCA, CCG.
Que el código genético es universal significa que es compartido por todos los organismos conocidos,
incluyendo los virus; así, por ejemplo, el codón GUU codifica Valina (Val) tanto en procariotas como en
eucariotas.
46 En un experimento se ha logrado sintetizar un ARNm formado únicamente por nucleótidos de
uracilo. Dicho ARN se dejó que se tradujera en presencia de todos los aminoácidos, pero solo
se originó un polipéptido formado exclusivamente por fenilalanina. Al utilizar otras moléculas
de ARNm, formadas por secuencias de bases diferentes, se obtuvieron polipéptidos cuya
secuencia de aminoácidos era también distinta. Por ejemplo, un poliA daba lugar a un
polipéptido de lisina, y un poli C a un polipéptido de prolina. ¿Qué conclusiones puedes sacar
de estos experimentos?
Solución:
Con los experimentos se demuestra que el codón para el aminoácido fenilalanina es UUU, para el
aminoácido lisina es AAA y para el aminoácido prolina CCC. De esta forma establecemos la
correspondencia entre los nucleótidos y los aminoácidos, lo que nos permite traducir el idioma de los
ácidos nucleicos al de las proteínas, es decir permiten conocer el código o la clave genética.
47 Razona por qué son tres bases las que constituyen los tripletes de codificación.
Solución:
Aunque existen más de un centenar de aminoácidos en los seres vivos, solo 20 de ellos forman parte
de las proteínas. Como el número de nucleótidos es de 4 (A, G, C, U) si se combinasen de uno en uno
solo se podrían cifrar cuatro aminoácidos. Con dos bases tendríamos 16 posibilidades, por lo que
quedarían cuatro aminoácidos sin codificar, resultando así insuficiente. Con tres nucleótidos el número
de combinaciones es de 64, siendo suficiente. Así el código genético es degenerado, que indica que la
mayor parte de los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, son codificados por más
de un triplete.
48 ¿Qué consecuencias tiene que el código genético sea degenerado sobre el efecto fenotípico de
las mutaciones? Razona la respuesta.
Solución:
Que el código genético esté degenerado significa que la mayor parte de los aminoácidos, a
excepción del triptófano y la metionina, están codificados por más de un codón. Esta degeneración
(que no significa imperfección) no es uniforme, ya que no todos los aminoácidos se pueden codificar
por el mismo número de tripletes, así la serina y la leucina se pueden ver codificadas por seis
tripletes, mientras que el ácido glutámico, tirosina y otros sólo por dos.
La degeneración del código genético supone una ventaja, ya que en el caso de que se produzcan
cambios en algún nucleótido, es decir, que haya mutaciones, no se tiene por qué alterar el orden de los
aminoácidos que forman una proteína.
49 ¿Secuencias distintas de ADN pueden codificar la misma proteína? Razona la respuesta y
señala un ejemplo.
Solución:
Una de las características del código genético es que es degenerado, es decir, la mayor parte de los
aminoácidos a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un codón. Por
ello, es muy probable que secuencias distintas de ADN codifiquen la misma proteína. Así por ejemplo,
los codones UUU y UUC codifican para el mismo aminoácido, en este caso la fenilalanina. Esto
supone una ventaja, ya que en el caso de que se produzca una mutación en algún nucleótido, no se
tiene por qué alterar el orden de los aminoácidos que forman la proteína.
51 En un determinado experimento se trata de obtener una proteína in vitro. Para ello, se añade al
medio nucleótidos de adenina y guanina, los 20 aminoácidos, ribosomas, diferentes ARNt y los
enzimas necesarios para la síntesis. Como consecuencia se obtiene una proteína formada por
la combinación de cuatro aminoácidos diferentes. Trata de dar una explicación coherente a este
resultado, señalando los posibles aminoácidos de la proteína y los diferentes tripletes del
ARNm a partir del cuál se sintetizó.
Solución:
Cada tres nucleótidos, triplete o codón, se codifica un aminoácido. Por lo tanto, los únicos tripletes
posibles que pueden aparecer en la proteína sintetizada, así como los aminoácidos que codifica son:
AAA: lisina (Lis)
AAG: lisina (Lis)
GAA: ácido glutámico (Glu)
GAG: ácido glutámico (Glu)
AGA: arginina (Arg)
AGG: arginina (Arg)
GGA: glicocola (Gli)
GGG: glicocola (Gli)
Por lo tanto, la proteína resultante tendrá una combinación de los cuatro aminoácidos: Lis, Glu, Arg y
Gli.
53 Responde brevemente: ¿a partir de qué macromolécula se sintetizan las proteínas y en qué
lugar de la célula se produce la síntesis?
Solución:
Las proteínas se sintetizan a partir de ARNm, molécula que lleva la información genética, que ha
copiado del ADN a través del proceso de transcripción. La síntesis de proteínas (traducción)tiene lugar
en los ribosomas que se encuentran en el citoplasma.
55 Establece la ruta que sigue la información genética desde el cromosoma hasta la proteína,
enumerando secuencialmente (por orden) sólo los nombres de las moléculas por las que pasa
la información y las estructuras celulares que intervienen en la ruta.
Solución:
La ruta que sigue la información genética desde el cromosoma hasta la proteína es:
- ADN situado en el núcleo de la célula, quien contiene la información genética para la síntesis de la
proteína.
- ARNm, que es copia de la información genética de un segmento del ADN (proceso de transcripción).
Este ARNm pasará del núcleo al citoplasma.
- Ribosomas. En estos orgánulos, que se localizan adosados a las membranas del retículo
endoplásmico rugoso o libres en el hialoplasma, tiene lugar la síntesis de las proteínas (traducción), ya
que traducen el mensaje del ARNm. Para ello, se precisa de los ARNt, quienes transportan los
aminoácidos hasta los ribosomas.
56 ¿Cuál es la localización intracelular en una célula eucariota de los procesos de transcripción,
traducción y replicación?
Solución:
En la célula eucariota los procesos de replicación y transcripción tienen lugar en el núcleo celular,
mientras que la traducción ocurre en los ribosomas, localizados en el citoplasma.
57 ¿Cuál es la localización intracelular en una célula procariota de los procesos de transcripción,
traducción y replicación?
Solución:
En las células procariotas los tres procesos tienen lugar en el citoplasma.
58 Observa el siguiente dibujo y contesta:
a) ¿Cómo se llama la molécula A?
b) ¿Cómo se llama el proceso que ocurre en la fase 1?
c) ¿Qué molécula es C?
d) ¿Cómo se llama el proceso que está ocurriendo en la fase 2?
e) ¿Qué orgánulos (D) intervienen para leer la molécula C?
f) ¿Qué otras moléculas intervienen en la fase 2?
g) ¿Qué papel desempeñan estas otras moléculas?
h) ¿Qué molécula es E?
i) ¿Qué enzima interviene en la fase 1? (Molécula B).
j) ¿En qué lugar de la célula ocurre la fase 1?
k) ¿En qué lugar de la célula ocurre la fase 2?
Solución:
a) ADN.
b) Transcripción. Es la primera fase de la síntesis proteica.
c) ARN mensajero (ARNm).
d) Traducción o síntesis de proteínas.
e) Ribosomas.
f) ARN transferente (ARNt).
g) Los ARNt son los encargados de transportar los aminoácidos hasta los ribosomas. Además, los
incorporan a la proteína en formación según indica la secuencia de ARN mensajero.
h) Una cadena polipeptídica.
i) ARN-polimerasa.
j) En el núcleo en la célula eucariota y en el citoplasma en la célula procariota.
k) Citoplasma, tanto en eucariotas como en procariotas.
59 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando la respuesta en
este último caso:
a) La transcripción comienza por el triplete iniciador AUG más próximo al extremo 3´ del ARNm.
b) En los procariotas el proceso de síntesis de proteínas puede comenzar incluso cuando aún
no ha acabado la formación del ARNm por completo.
c) El desplazamiento del ribosoma sobre el ARNm se produce en sentido 3´- 5´.
d) El ARNm que va a ser traducido se une a la subunidad grande del ribosoma.
Solución:
a) Falso. Aunque la transcripción comienza por el triplete iniciador AUG, este debe ser el más
próximo al extremo 5´ del ARNm.
b) Verdadero.
c) Falso. El desplazamiento del ribosoma sobre el ARNm se produce en sentido 5´- 3´.
d) Falso. El ARNm se une a la subunidad pequeña del ribosoma.
60 ¿Cómo se produce la unión entre el aminoácido y su correspondiente ARNt?
Solución:
Los enzimas aminoacil- ARNt sintetasa específicos catalizan la unión entre un aminoácido y el ARNt
cuyo anticodón le corresponde, dando lugar a un complejo denominado aminoacil-ARNt. La reacción
requiere energía, que es aportada por la molécula de ATP:
Aminoácido + ARNt + ATP → Aminoacil-ARNt + AMP +PPi
La unión del aminoácido y su ARNt se realiza entre el grupo carboxilo del aminoácido y el grupo -OH
del extremo 3´ del ARNt.
61 Completa los espacios en blanco, utilizando la tabla del código genético.
Cadena de ADN
que se transcribe
3´
C__
___
ACT
ARNm
5´
_CA
___
U__
Anticodón del
ARNt
3,
___
___
___
.......
Trp
.......
Aminoácido
incorporado
Solución:
Cadena de ADN
que se transcribe
3´
CGT
ACC
ACT
ARNm
5´
GCA UGG
UGA
Anticodón del
ARNt
3,
CGU
ACC
ACU
Ala
Trp
Stop
Aminoácido
incorporado
64 Describe cómo se forma el complejo de iniciación en la primera etapa de la síntesis de
proteínas.
Solución:
La síntesis de proteínas comienza cuando el ARNm se une por su extremo 5´ a la subunidad
pequeña del ribosoma, en un punto localizado cerca del codón de iniciación. A continuación entra en
el sitio P del ribosoma el primer aminoacil-ARNt. El primer codón de iniciación siempre es AUG y,
por tanto, el anticodón del primer ARNt es UAC. Este primer ARNt lleva unido el aminoácido
metionina en los eucariotas, mientras que en las bacterias es N-formil metionina.
En la subunidad pequeña del ribosoma, el ARNm y el primer aminoacil-ARNt forman el complejo de
iniciación, al que con posterioridad se une la subunidad grande del ribosoma.
65 Una hebra de ADN es:
5´...ATGCCATACGGAACC...3´.
a) Escribe la hebra complementaria. Indica su polaridad.
b) Escribe el ARN mensajero que daría lugar la transcripción. Indica su polaridad.
c) ¿A cuántos aminoácidos podría dar lugar la traducción de este fragmento? (Se supone que
todos los codones tienen traducción a aminoácido).
Solución:
a) La hebra complementaria de ADN sería:
3´...TACGGTATGCCTTGG...5´.
b) En la transcripción interviene el enzima ARN-polimerasa, que avanza a lo largo de la cadena 3´-5´
del ADN leyéndola en esta dirección, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5´-.3´. Por lo
tanto, el ARNm obtenido por transcripción sería:
5´...AUGCCAUACGGAACC...3´.
c) Cada triplete de ARNm codifica para un aminoácido, por lo tanto como disponemos de 5 tripletes, se
formará un péptido de cinco aminoácidos.
66 Dada la siguiente secuencia de nucleótidos:
AGC UAU AUG CGC ACG CAA ACC CCA AUU UAG AUA
Si en esta secuencia introdujéramos entre las bases subrayadas una adenina, ¿qué ocurriría
con la traducción de esta secuencia? Razona la respuesta.
Solución:
Al introducir una adenina, la secuencia final quedaría así: ...UAA GAU A.
El triplete anterior UAG es un triplete stop, que indica terminación de la síntesis de proteínas. Al
introducir la adenina se crea otro triplete stop (UAA), por lo que no supondría ningún péptido nuevo, Es
decir, la síntesis del péptido finalizará en el mismo sitio que antes.
68 Dado el siguiente segmento de ADN:
5´...TCGTCGTCGTCG...3´
3´...AGCAGCAGCAGC...5´
a) ¿Cuál será la hebra de ARNm sintetizada si la hebra molde de ADN es la inferior?
b) ¿Cuál será la cadena polipeptídica sintetizada, teniendo en cuenta que UCG codifica serina
(Ser) y CGU codifica arginina (Arg)?
Solución:
a) La cadena de ARNm que se obtiene es antiparalela a la cadena 3´-5´ del ADN. Ello es debido a
que la enzima ARN polimerasa lee en sentido 3´-5´, por lo que sintetiza la cadena de ARNm en la
dirección 5´-3´. La cadena de ARNm que se obtiene es: 5´...UCGUCGUCGUCG...3´.
b) La cadena polipeptídica que se sintetiza será: Ser-Ser-Ser-Ser.
69 Explica el funcionamiento del operador lactosa en ausencia de lactosa en el medio.
Solución:
Según el modelo del operón lac (operón lactosa) los genes que codifican proteínas funcionales están
dispuestos en unidades conocidas como operones. Dicho modelo permite la regulación de la síntesis
de las enzimas que intervienen en el metabolismo de la lactosa.
En ausencia de lactosa en el medio el represor se une al gen operador, con lo que se impide la acción
de la enzima ARN polimerasa sobre los genes estructurales. Como consecuencia no se realiza la
transcripción de los enzimas de la ruta metabólica.
71 Describe los diferentes tipos de genes que componen un operón.
Solución:
Un operón se compone de los siguientes elementos:
- Promotor. Secuencia de nucleótidos donde se une la enzima ARN-polimerasa para comenzar la
transcripción.
- Genes estructurales. Aquellos que contienen la información para la síntesis de las proteínas que
intervienen en un proceso metabólico.
- Operador. Secuencia de nucleótidos situada entre el promotor y los genes estructurales.
- Gen regulador. Puede estar situado en cualquier lugar del cromosoma bacteriano y codifica la
proteína que actúa de represor.
72 Explica el funcionamiento del operador lactosa en presencia de lactosa en el medio.
Solución:
Según el modelo del operón lac (operón lactosa) los genes que codifican proteínas funcionales están
dispuestos en unidades conocidas como operones. Dicho modelo permite la regulación de la síntesis
de las enzimas que intervienen en el metabolismo de la lactosa.
En presencia de lactosa se forma un derivado de ésta, la alolactosa, que actúa como inductor
modificando la estructura del represor, con lo que le inactiva. De esta forma se favorece la acción de la
ARN-polimerasa sobre los genes estructurales, los cuales se transcriben produciendo las enzimas
necesarias para el metabolismo de la lactosa.
76 ¿Es correcto decir que en el operón lac las moléculas de lactosa actúan como inductores?
Justifica la respuesta.
Solución:
Sí, es correcto. En el operón lac, el represor se sitúa sobre el operador e impide que actúe la enzima
ARN-polimerasa. La alolactosa, derivado de la lactosa, actúa como inductor que modifica la estructura
del represor. Debido a ello, los represores pierden afinidad por la zona del operador y la
ARN-polimerasa ya no encuentra obstáculos y transcribe los genes estructurales.
79 El esquema muestra la respuesta celular de determinadas hormonas (H):
a) ¿De qué tipo de hormonas se trata?
b) Señala a qué tipo de orgánulos y moléculas corresponden las letras A, B, C, D, E, F y G.
c) Indica qué tipos de procesos simbolizan los números 1 y 2.
d) Explica la regulación hormonal que llevan a cabo dichas hormonas.
Solución:
a) El esquema muestra la participación de las hormonas esteroideas en la activación de la
transcripción de determinados genes de la célula eucariota.
b)
A: Membrana plasmática.
B: Citoplasma.
C: Membrana nuclear.
D: Proteína receptora.
E: Complejo hormona-receptor.
F: Ribosoma.
G: ARNm.
c) 1: Transcripción; 2: Traducción de las proteínas inducidas por esteroides.
d) Las hormonas producen respuestas concretas en las células diana, capaces de responder a ellas. El
mecanismo de acción de las hormonas esteroideas es:
Las hormonas esteroideas, debido a su naturaleza química, pueden atravesar fácilmente la membrana
plasmática. Ya en el citoplasma, se unen a determinadas proteínas receptoras. Seguidamente, el
complejo hormona-receptor pasa al núcleo, donde se fija a determinadas secuencias de ADN, con lo
que se activan los factores de transcripción.
81 Las hormonas proteicas, debido a su gran tamaño, no pueden atravesar directamente la
membrana plasmática, por ello, precisan de unos segundos mensajeros intracelulares. Explica
a través de un esquema cómo tiene lugar la expresión génica de estas hormonas y las
sustancias implicadas.
Solución:
Las hormonas proteicas se unen a receptores de la membrana plasmática. Esta unión provoca la
activación de la enzima adenilato ciclasa, que se encuentra en la cara interna de la membrana, lo
que hace que el ATP pase a AMPc, llamado segundo mensajero. El AMPc transmite y amplifica en
el interior de la célula las señales que le llegan a través de las hormonas, provocando así la
activación de las proteínas reguladoras de la transcripción.
82 Explica la actuación de las hormonas esteroideas en la activación de la transcripción a partir de
un gráfico.
Solución:
Las hormonas producen respuestas concretas en las células diana, capaces de responder a ellas. El
mecanismo de acción de las hormonas esteroideas es:
Las hormonas esteroideas, debido a su naturaleza química, pueden atravesar fácilmente la membrana
plasmática. Ya en el citoplasma se unen a determinadas proteínas receptoras. Seguidamente, el
complejo hormona-receptor pasa al núcleo, donde se fija a determinadas secuencias de ADN, con lo
que se activan los factores de transcripción.
83 La activación del operón lac (sistema inducible)se produce en procesos catabólicos, es decir
cuando el sustrato que va a ser degradado entra en la célula. Sin embargo, en la célula también
existen procesos anabólicos, ¿se te ocurre cómo pueden estar regulados estos procesos en los
organismos procariotas?
Solución:
En los procesos anabólicos la célula fabrica sus propios componentes a partir de las sustancias
químicas, o nutrientes, que incorpora del medio. En este caso, la regulación debe actuar de forma
inversa a como se hace en la inducción enzimática de los sistemas catabólicos (como el operón
lac).Un ejemplo lo constituye el operón triptófano.
Cuando no hay triptófano en la célula, el represor se inactiva y, por tanto, la ARN polimerasa actúa y
los genes estructurales fabrican las enzimas necesarias para producir el aminoácido. Sin embargo,
cuando se añade triptófano al medio, el represor se hace activo y el operador se reprime,
interrumpiéndose la síntesis de enzimas y por lo tanto la síntesis de triptófano.
85 Si en los organismos pluricelulares todas sus células tienen el mismo ADN, ¿cómo puedes
explicar que un mismo individuo tenga células con formas y funciones distintas?
Solución:
Un organismo pluricelular se origina a partir de una célula huevo o cigoto. El cigoto se divide sucesivas
veces por mitosis, originando un gran número de células. En cierto momento, las células comienzan a
diferenciarse y se convierten en neuronas, glóbulos rojos o fibras musculares. Cada tipo de célula que
se diferencia empieza a producir proteínas características, que la convierten en un tipo celular diferente
al resto. Así, aunque todas las células tienen el mismo ADN, no en todas se expresan los mismos
genes. Por ejemplo, los genes que codifican la hemoglobina solo son funcionales en los glóbulos rojos
y no en las células epidérmicas, donde serán funcionales los que codifican para la melanina. A medida
que los organismos se desarrollan se van activando unos genes y desactivando otros, a menudo de
forma irreversible.
86 Explica mediante un dibujo el funcionamiento del operón lac.
Solución:
Según el modelo del operón lac (operón lactosa) los genes que codifican proteínas funcionales están
dispuestos en unidades conocidas como operones. Dicho modelo permite la regulación de la síntesis
de las enzimas que intervienen en el metabolismo de la lactosa.
En ausencia de lactosa en el medio el represor se une al gen operador, con lo que se impide la acción
de la enzima ARN polimerasa sobre los genes estructurales. Como consecuencia no se realiza la
transcripción de los enzimas de la ruta metabólica.
En presencia de lactosa se forma un derivado de ésta, la alolactosa, que actúa como inductor
modificando la estructura del represor, con lo que le inactiva. De esta forma, se favorece la acción de
la ARN-polimerasa sobre los genes estructurales, los cuales se transcriben produciendo las enzimas
necesarias para el metabolismo de la lactosa.