5.1.- Suponga que en otro planeta de nuestra galaxia se han encontrado
proteínas que contienen 125 aminoácidos diferentes; ácidos nucleicos
con cinco bases nitrogenadas distintas, un código genético que al igual
que el nuestro está organizado en tripletes:
a) ¿Son suficientes 5 nucleótidos distintos para codificar 125 aminoácidos
diferentes?
b) ¿Podría existir un mecanismo de traducción semejante al de nuestro
planeta?
c) ¿Podrían la iniciación y la finalización de la traducción ser semejantes a
las de nuestro planeta?
5.2.- Dada la siguiente secuencia de nucleótidos de un segmento de ADN
que se traduce a un polipéptido de seis aminoácidos y empleando el
código genético:
ADN 3’ T A C G A T A A T G G C C C T T T T A T C 5’
ADN 5’ A T G C T A T T A C C G G G A A A A T A G 3’
a) Deduzca la secuencia de ribonucleótidos en el ARN mensajero.
b) Escriba la secuencia de aminoácidos del polipéptido producido.
5.3.- Si se emplean los siguientes mensajeros sintéticos de secuencia
conocida en un sistema acelular de traducción “in vitro” capaz de
sintetizar proteínas se obtienen los polipéptidos indicados en la siguiente
tabla:
Mensajero sintético
Secuencia del polipéptido sintetizado
NH2-cys-val-cys-val-cys-val-...
Poli UG (...UGUGUGUGUG...)
NH2-val-cys-val-cys-val-cys-...
Poli GUGG
(...GUGGGUGGGUGGGUGG...)
NH2-val-gly-gly-trp-val-gly-gly-trp-val-gly-glytrp-...
NH2-gly-gly-trp-val-gly-gly-trp-val-gly-gly-trpval-...
NH2-gly-trp-val-gly-gly-trp-val-gly-gly-trp-valgly-...
NH2-trp-val-gly-gly-trp-val-gly-gly-trp-val-glygly-...
NH2-val-cys-leu-phe-val-cys-leu-phe-val-cysleu-phe-...
Poli UUGU (...UUGUUUGUUUGUUUGU...)
NH2-cys-leu-phe-val-cys-leu-phe-val-cys-leuphe-val-...
NH2-leu-phe-val-cys-leu-phe-val-cys-leu-pheval-cys-...
NH2-phe-val-cys-leu-phe-val-cys-leu-phe-valcys-leu-...
cys = cisteína, gly = glicina, leu = leucina, phe = fenilalanina, trp = triptófano, val =
valina
Téngase en cuenta que cuando se está descifrando el código genético no se
sabe si este es o no degenerado.
a) Indique los tripletes que contiene cada mensajero sintético.
b) ¿Por qué los polipéptidos sintetizados comienzan en cada caso por un
aminoácido distinto?
c) ¿Qué codones podrían ser total o parcialmente descifrados a partir de
estos datos?
d) ¿Indican estos resultados que el código genético es degenerado?
e) Diga qué aminoácidos, y en que proporciones, se incorporarán a los
polipéptidos formados en un medio de traducción “in vitro” en el que se
emplea el copolímero sintetizado al azar por la polirribonucleótido fosforilasa
en un medio que contiene U y G en las proporciones 4U:1G.
5.4.- Si se utilizan como mensajeros sintéticos de secuencia conocida
poli- AG, poli-AGA y poli-AGAC en sistemas de traducción “in vitro” se
sintetizan los polipéptidos indicados en la siguiente tabla. Tenga en
cuenta que cuando se está descifrando el código genético no se sabe si
es o no degenerado, y en el supuesto de que sea degenerado, tampoco se
sabe qué tipo de degeneración presenta.
Mensajero sintético
Secuencia Polipéptido Sintetizado
Poli AG (...AGAGAGAG...)
...-arg-glu-arg-glu-arg-glu-arg-glu-..
Poli-arg (...-arg-arg-arg-arg-arg-...)
Poli AGA (...AGAAGAAGA...)
Poli-glu (...-glu-glu-glu-glu-glu-...)
Poli-lys (...-lys-lys-lys-lys-lys-...)
Poli AGAC
(...AGACAGACAGAC...)
...-gln-thr-asp-arg-gln-thr-asp-arg-gln-thrasp-arg-...
arg = arginina, asp = aspártico, glu = glutámico, gln = glutamina, lys = lisina, thr =
treonina
a) ¿Qué tripletes distintos contiene cada mensajero sintético?
b) ¿Qué aminoácidos podrían ser total o parcialmente descifrados a partir de
estos datos?
c) ¿Por qué se sintetizan tres polipéptidos distintos con el Poli AGA?
d) ¿Indican estos resultados que el código genético es degenerado?
a) ¿Son suficientes 5 bases nitrogenadas distintas para codificar 216
aminoácidos diferentes?
Si cada base nitrogenada llevara información para un aminoácido, con 5 bases
nitrogenadas distintas solamente podríamos codificar 5 aminoácidos diferentes.
Si cada dos bases nitrogenadas codifican para un aminoácido, teniendo en
cuenta que existen 5 bases diferentes, tendríamos que calcular las variaciones
con repetición de 5 elementos tomados de dos en dos (VR 5,2 = 52 = 25) . Se
trata de variaciones, ya que el orden tiene importancia, el dinucleótido AB
codifica para un aminoácido diferente al BA, y son con repetición porque puede
estar dos veces el mismo nucleótido. Por tanto, las variaciones con repetición
de 5 elementos (bases nitrogenadas) tomadas de dos en dos son 52 = 25, es
decir, si cada dos bases llevan información para un aminoácido solamente
podríamos codificar 25 aminoácidos diferentes. En el caso de que cada tres
bases nitrogenadas codifiquen para un aminoácido, tendríamos que calcular las
variaciones con repetición de 5 elementos tomados de tres en tres ,VR 5,3 = 53 =
125. Por tanto, en este caso podríamos codificar 125 aminoácidos diferentes.
Por consiguiente, si el código de este planeta está organizado en tripletes o
codones, y tres bases codifican para un aminoácido, como en nuestro planeta,
5 nucleótidos serían suficientes para codificar los 125 aminoácidos distinto de
este planeta .
b) ¿Podría existir un mecanismo de traducción semejante al de nuestro
planeta?
El mecanismo de traducción sería esencialmente semejante a la de nuestro
planeta, podría realizarse en los ribosomas y los ARN-t (transferentes)
transportarían los aminoácidos hasta el mensajero. Sin embargo, existiría una
diferencia fundamental, el código genético de este planeta no sería
degenerado, de manera que un aminoácido vendría determinado por un solo
triplete. Por tanto, cualquier cambio en la secuencia de bases del ADN se
traduciría en un cambio en la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Este
código genético carecería de un sistema de amortiguación del efecto de las
mutaciones.
c) ¿Cree usted que la iniciación y la finalización de la traducción
podrían ser semejantes?
La iniciación sería semejante, ya que las proteínas podrían comenzar siempre
por el mismo aminoácido y la traducción empezar siempre por el mismo triplete,
tal y como sucede en el código de la Tierra. Sin embargo, el sistema de
terminación de la traducción sería diferente, ya que en la Tierra existen
codones sin sentido que no llevan información para ningún aminoácido, estos
codones sin sentido son las señales que se emplean para terminar la
traducción. En este planeta, no existen codones de este tipo, ya que hay 125
tripletes diferentes y 125 aminoácidos distintos, todos los tripletes llevan
información para un aminoácido. Por tanto, la terminación de la traducción
debería realizarse de forma distinta a la Tierra, por ejemplo, las proteínas
terminarían siempre por el mismo aminoácido.
ADN 3’ T A C G A T A A T G G C C C T T T T A T C 5’
ADN 5’ A T G C T A T T A C C G G G A A A A T A G 3’
a) Deduzca la secuencia de ribonucleótidos en el ARN mensajero.
Si obtenemos los mensajeros correspondientes a ambas hélices, teniendo
en cuenta que el ARN-m se sintetiza en la dirección 5’ ® 3’ y que la A del
ADN aparea con el U del ARN, obtenemos las siguientes secuencias :
ARN 5’ A U G C U A U U A C C G G G A A A A U A G 3’
Ý
ADN 3’ T A C G A T A A T G G C C C T T T T A T C 5’
ADN 5’ A T G C T A T T A C C G G G A A A A T A G 3’

ARN
3’ U A C G A U A A U G G C C C U U U U A U C 5’
b) Escriba la secuencia de aminoácidos del polipéptido producido.
Para escribir la secuencia de aminoácidos del polipéptido producido es
necesario recordar que el ARN-m se traduce comenzando por el extremo 5’
y terminando por el extremo 3’, dirección 5’® 3’. Al extremo 5’ le corresponde
el extremo amino terminal del polipéptido (NH2) y al extremo 3’ le
corresponde el extremo carboxilo terminal del polipéptido (COOH). Si
obtenemos la secuencia de aminoácidos correspondiente a cada uno de los
dos posibles ARN-m empleando el código genético, los resultados son los
siguientes :
ARN-m 5’ A U G - C U A - U U A - C C G - G G A - A A A - U A G 3’
Polipéptido NH2 - met lys - COOH
ARN-m
leu -
leu -
pro -
3’ U A C - G A U - A A U - G G C - C C U - U U U - A U C 5’
Polipéptido COOH -
phe
-
gly -
arg
-
ser
-
leu - NH2
De los dos posibles polipéptidos, uno de ellos tiene seis aminoácidos y
comienza por metionina (met), correspondiéndole a este aminoácido el
triplete AUG, triplete de iniciación de la traducción. Sin embargo, el poliéptido
obtenido a partir del otro mensajero es más corto, tiene solamente cuatro
aminácidos, y no comienza por metionina sino por leucina (leu)
correspondiéndole un triplete (CUA) que no es de iniciación. Este último
mensajero contiene dos tripletes de FIN seguidos (UAA y UAG). Por
consiguiente el mensajero correcto es el primero :
ARN-m 5’ A U G - C U A - U U A - C C G - G G A - A A A - U A G 3’
Polipéptido NH2 - met lys - COOH
leu -
leu -
pro -
gly -
Según este resultado la hélice codificadora sería la que se toma como molde
para sintetizar el ARN-m que da lugar al polipéptido de seis aminoácidos, es
decir, la hélice que se transcribe y la hélice estabilizadora sería la
complementaria, la que no se transcribe:
ADN 3’ T A C G A T A A T G G C C C T T T T A T C 5’ Hélice
codificadora
ADN 5’ A T G C T A T T A C C G G G A A A A T A G 3’ Hélice
estabilizadora
a) Indique los tripletes que contiene cada mensajero sintético.
El mensajero sintético poli UG (...UGU-GUG-UGU-G...) contiene dos
tripletes diferentes : UGU y GUG que se alternan en su secuencia. El
mensajero sintético poli GUGG (...GUG-GGU-GGG-UGG-GUG-G...) muestra
cuatro codones diferentes que se repiten siempre en el mismo orden : GUG,
GGU, GGG y UGG y el mensajero poli UUGU (...UUG-UUU-GUU-UGUUUG-U...) tiene también 4 tripletes diferentes que se repiten siempre en el
mismo orden : UUG, UUU, GUU y UGU.
b) ¿Por qué los polipéptidos sintetizados comienzan en cada caso por
un aminoácido distinto?
En los sistemas de traducción “in vitro” si no existe un triplete de iniciación
(AUG) la síntesis del polipéptido puede comenzar por cualquier base
nitrogenada. Por esta causa los polipéptidos puede comenzar en el caso de
poli-UG por dos aminoácidos distintos y en el poli-GUGG y poli-UUGU por
cuatro aminoácidos distintos, tantos como bases tiene la unidad que se
repite.
c) ¿Qué codones podrían ser total o parcialmente descifrados a partir
de estos datos?
Cuando se estaba descifrando el código, no se sabía si era o no degenerado
y tampoco se conocía el tipo de degeneración. Por tanto, cuando se resuelve
un problema de desciframiento del código genético no se deben asignar
aminoácidos a tripletes basándonos en la degeneración de la 3ª base. Para
resolver este tipo de problemas, tenemos que comparar los tripletes de cada
mensajero sintético y los aminoácidos que aparecen en los polipéptidos
correspondientes, de manera que debemos encontrar que dos mensajeros
diferentes tengan un triplete común y los polipéptidos sintetizados muestren
también un sólo aminoácido común. Si aparece un triplete común y dos
aminoácidos comunes no es posible resolver sin ambigüedades.
Si comparamos el poli-UG y el poli-GUGG encontramos un solo triplete
común, GUG, y un solo aminoácido común, valina (val). Por tanto, GUG
codifica para val. Sin embargo, si comparamos poli-UG y poli-UUGU
encontramos un solo triplete común, UGU, y dos aminoácidos comunes,
valina (val) y cisteína (cys). En este último, sólo con esta comparación no es
posible saber que aminoácido ( val o cys) corresponde al triplete UGU. En el
esquema siguiente se indica el razonamiento seguido para descifrarlos
tripletes :
Poli
UG
Poli
GUGG
-UGU-GUG-UGU-GUG-UGUUGG-GUG-GGU-GGG-UGG-
-GUG-GGU-GGG-UGG-GUG-GGU-GGG-
- cys - va l - cys - val - cys - trp - val - gly - gly - trp -
- val - gly - gly - trp - val - gly - gly
Poli UUGU
-UUG-UUU-GUU-UGU-UUG-UUU-GUU-UGU-UUG-UUU-GUU-UGU-UUGUUU-GUU-UGU- leu - phe - val - cys - leu - phe - val - cys - leu - phe - val - cys leu - phe - val - cys En la tabla siguiente se indican los tripletes de cada mensajero y los
aminoácidos de los polipéptidos correspondientes :
Mensajero
sintético
Triplete 5’
Aminoácido
 3’
UGU
cys
GUG
val
GUG
val
GGU
gly
GGG
gly
UGG
trp
UUG
leu
UUU
phe
GUU
val
UGU
cys
Poli-UG
Poli-GUGG
Poli-UUGU
Teniendo en cuenta que, ya hemos deducido que GUG es val, en el poli-UG,
el triplete que queda, UGU, tiene que ser, por eliminación cisteína (cys).
En el mensajero poli-GUGG, siempre se repiten los mimos cuatro tripletes en
el mismo orden y la misma secuencia de cuatro aminoácidos se repite en el
polipéptido correspondiente. Sabemos que GUG corresponde a val, el
siguiente triplete a GUG siempre es GGU y en el polipéptido detrás de val
siempre está glicocola (gly), por tanto, GGU codifica para gly. Después de
gly va siempre otra glicocola (gly) y en el mensajero después de GGU
siempre está el triplete GGG, de manera que GGG debe codificar para gly.
Por último, a continuación de la segunda glicocola (gly) va siempre triptófano
(trp) y el codón GGG del mensajero siempre va seguido del triplete UGG, por
consiguiente UGG codifica para triptófano (trp).Cuando hemos analizado el
mensajero poli-UG hemos deducido que el triplete UGU codifica para
cisteína (cys).
Con este dato podemos abordar el desciframiento del mensajero poli-UUGU,
ya que este triplete UGU y el aminoácido por el codificado (cys) aparecen
en el polipéptido sintetizado. Inmediatamente detrás de cys va siempre
leucina (leu) y a continuación de UGU encontramos siempre el triplete UUG,
por tanto, UUG codifica para leu. Después de leu encontramos phe
(fenilalanina) y después de UUG siempre está UUU, por consiguiente, UUU
determina phe.
d) ¿Indican estos resultados que el código genético es degenerado?
Todos los tripletes han sido totalmente descifrados y los aminoácidos valina
(val) y glicocola (gly) están codificados cada uno de ellos por dos tripletes
diferentes. Por tanto, los resultados obtenidos indican que el código genético
es degenerado. Además, los tripletes para gly son GGG y GGU, las dos
primeras bases son comunes y varía la tercera base. En el caso del
aminoácido valina (val) los tripletes son GUG y GUU, de nuevo las dos
primeras bases son comunes y varía la tercera. Estos resultados sugieren
que la degeneración afecta fundamentalmente a la 3ª base de cada triplete,
siendo las dos primeras constantes.
e) Diga qué aminoácidos, y en que proporciones, se incorporarán a los
polipéptidos formados en un medio de traducción “in vitro” en el que se
emplea el copolímero sintetizado al azar por la polirribonucleótido
fosforilasa en un medio que contiene U y G en las proporciones 4U:1G.
La polirribonucleótido fosforilasa es una enzima que sintetiza ARN a partir
de ribonucleótidos libres y sin necesidad de copiar un molde, simplemente
va tomando ribonucleótidos al azar del medio y los va uniendo. La dirección
de síntesis es 5’  3’. Por tanto, si en el medio sólo existen G y U, el ARN
que se formará sólo contendrá estas dos bases, si además la G está en un
80% y el uracilo en un 20%, la proporción en la que se encuentran ambas
bases en el medio es de 4 guaninas por cada uracilo (4G :1U), la
probabilidad de que el enzima tome una guanina del medio sería 4/5 y la de
que tome un U sería 1/5. Además cada vez que el enzima toma un
ribonucleótido del medio es un suceso independiente del ribonucleótido que
haya tomado previamente. Por consiguiente, en el ARN podrán aparecer 8
tipos de tripletes diferentes construidos con G y U. Los ocho tripletes del
ARN han sido descifrados en los apartados anteriores del problema, por
tanto, en la siguiente tabla indicamos los tripletes distintos, sus frecuencias y
los aminoácidos para los que codifican :
Triplete 5’  3’
Aminoácido
Probabilidad
Proporción relativa
UUU
UUG
UGU
GUU
UGG
GUG
GGU
GGG
phe
leu
cys
val
trp
val
gly
gly
4/5 x 4/5 x 4/5 = 64/152
4/5 x 4/5 x 1/5 = 16/125
4/5 x 1/5 x 4/5 = 16/125
1/5 x 4/5 x 4/5 = 16/125
4/5 x 1/5 x1/5 = 4/125
1/5 x 4/5 x 1/5 = 4/125
1/5 x 1/5 x 4/5 = 4/125
1/5 x 1/5 x 1/5 = 1/125
64
16
16
16
4
4
4
1
Por consiguiente, cada aminoácido aparecerá en el polipéptido sintetizado
en la proporción indicada en la tabla. Es necesario fijarse en que gly está
dos veces, por tanto, su proporción relativa será 4+1=5 y que algo semejante
sucede con cys que también está codificada por dos tripletes, siendo su
proporción relativa 16+4=20.
a) ¿Qué tripletes distintos contiene cada mensajero sintético?
El mensajero Poli AG (...AGA-GAG-AG...) contiene dos tripletes diferentes
AGA y GAG. El mensajero Poli AGA (...AGA-AGA-AGA...) o (...A-GAA-GAAGA...) o (...AG-AAG-AAG-A...) dependiendo de la base por la que comience
a traducirse presenta tres codones diferentes AGA, GAA y AAG. El Poli
AGAC (...AGA-CAG-ACA-GAC-...) tiene cuatro tripletes diferentes que se
repiten siempre en el mismo orden : AGA, CAG, ACA y GAC.
b) ¿Qué aminoácidos podrían ser total o parcialmente descifrados a
partir de estos datos?
Para comenzar a descifrar hay que buscar en dos mensajeros diferentes un
triplete común y un sólo aminoácido común en los polipéptidos sintetizados.
En los tres mensajeros aparece un sólo triplete común (AGA)y un solo
aminoácido común a los tres (arg). Por tanto, AGA codifica para arginina. En
el poli AG el triplete que queda, GAG, por eliminación tiene que codificar
para glutámico (glu). En el mensajero poli AGAC hay cuatro tripletes
diferentes que se repiten siempre en el mismo orden y en el polipéptido
correspondiente aparecen 4 aminoácidos que se repiten también en el
mismo orden ; por tanto, sabiendo que AGA es arginina (arg), después de
AGA siempre está CAG y después de arg siempre hay glutamina (gln), por
consiguiente, CAG determina gln. Siguiendo a CAG tenemos ACA y a
continuación de gln hay treonina (thr). Por último, después de ACA va GAC y
después de treonina sigue aspártico (asp), de manera que GAC codifica
para aspártico. En el poli AGA, el triplete AGA sabemos que es arg, pero los
otros dos tripletes GAA y AAG, no podemos descifrarlos totalmente, uno de
ellos corresponde a glutámico (glu) y el otro a lisina (lys), pero no es posible
con los datos que tenemos, asignarles un triplete concreto a cada
aminoácido. Los tripletes totalmente descifrados son : AGA- arg, GAG-glu,
CAG-gln, ACA-thr y GAC-asp. Los tripletes parcialmente descifrados son
GAA y AAG uno es para glu y otro para lys. En el esquema y tabla
siguientes se indican los tripletes que presenta cada mensajero sintético y
los aminoácidos que se incorporan en los polipéptidos correspondientes :
Poli AG
Poli AGAC
-AGA-GAG-AGA-GAG-AGA-GAGAGA-CAG-ACA-GAC- arg - glu - arg - glu - arg - glu gln - thr - asp -
Mensajero sintético
-AGA-CAG-ACA-GAC-
- arg - gln - thr - asp - arg -
Triplete 5’  3’
Aminoácido
AGA
arg
GAG
glu
AGA
arg
GAA
glu
AAG
lys
AGA
arg
CAG
gln
ACA
thr
GAC
asp
Poli- AG
Poli-AGA
Poli-AGAC
c) ¿Por qué se sintetizan tres polipéptidos distintos con el Poli AGA?
Con el mensajero poli AGA se sintetizan tres polipéptidos distintos, uno en el
que se repite el arg, otro en el que se repite glutámico y el último en el que
se reitera lys. En los sistemas de traducción “in vitro” la traducción del
mensajero puede comenzar por cualquier base, y si la traducción comienza
por la primera A, el triplete que se repite en el mensajero es AGA, si
comienza por la guanina el codón que se reitera es GAA y si la iniciación
tiene lugar por la segunda adenina, el triplete que se repite es AAG.
AGA es con seguridad arg (arginina), ya que es el único triplete común
en los tres experimentos y arginina es el único aminoácido común en los
tres casos.
Poli AGA
-AGA-AGA-AGA-AGAAAG-AAG-AAG-
-GAG-GAG-GAG-GAG-
-AAG-
- arg - arg - arg - arg lys - lys -
- glu - glu - glu - glu -
- lys - lys -
- arg - arg - arg - arg glu - glu -
- lys - lys - lys - lys -
- glu - glu -
Sin embargo, GAA y AAG no pueden ser totalmente descifrados,
quedando parcialmente descifrados, uno de ellos codifica para
glutámico (glu) y el otro para lisina (lys).
d) ¿Indican estos resultados que el código genético es degenerado?
Los resultados obtenidos indican que el código genético es degenerado, ya que
el aminoácido glutámico
está determinado por dos tripletes, uno de ellos ha
sido totalmente descifrado, GAG ; sin embargo, el otro triplete está
parcialmente descifrado, pudiendo ser GAA o AAG.
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“in vitro” capaz de sintetizar proteínas se obtienen los polipéptidos

Expresión de la información genética

Expresión de la información genética

AminoácidosProteínasGenéticaDescodificación del ADN (Ácido Desoxirribonucleico)Transferentes

LA TRADUCCIÓN

LA TRADUCCIÓN

Proceso traslocaciónPolipétidosElongaciónARNmAnabolismoARNtEsquema

Código Genético Grupo: A2 Universidad Bogotá D.C.

Código Genético Grupo: A2 Universidad Bogotá D.C.

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)GenARN (Ácido ribonucleico)

Bioquímica

Bioquímica

Hélica alfa proteínasAfinidad HbGlucógeno

*Es importante porque determina el tipo de

*Es importante porque determina el tipo de

ProteínasBiología molecularClasificación aminoácidosCaracterísticas y propiedades

Las proteínas

Las proteínas

AminoácidosTejidosDisposiciónEstructuraImportancia

Las Proteínas

Las Proteínas

Alimentación vegetarianaAminoácidosMoléculasNutriciónEfectos sobre el organismoValor dietéticoBiología