MADRID / SEPTIEMBRE 11. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA /... ACTIVIDAD 2 OPCIÓN A

MADRID / SEPTIEMBRE 11. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN A /
ACTIVIDAD 2
OPCIÓN A
a) La transcripción del ADNes el primer proceso de la expresión génica, mediante el
cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia
de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción
genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada
ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la
secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse
síntesis del ARN mensajero.
b) A: ADN , B: ARN mensajero.
5´
3´
3´
5´
c) DIFERENCIAS ENTRE ADN Y ARN
ADN
A, T, G, C
COMPOSICIÓN
Desoxirribosa
Núcleo e interior de
LOCALIZACIÓN
mitocondria y cloroplastos
Generalmente bicatenaria
ESTRUCTURA
Material genético
FUNCIÓN
5´
ARN
A, U, G, C
Ribosa
Núcleo y citoplasma
Monocatenaria
Siempre relacionada con la
síntesis protéica
En el caso del ARN mensajero es una copia complementaria de una porción de una
cadena de ADN que servirá de pauta para la síntesis de una proteína.
Una vez formado pasa al citoplasma donde se asocia a ribosomas para ser traducido a
proteínas.
Una vez traducido a proteínas es destruido por enzimas ribonucleasas,
d) Son las cadenas complementarias que forman el ADN. Sólo una de ellas se
transcribe, en este caso la C que se denomina cadena molde
F es la enzima denominada ARN polimerasa
MADRID / JUNIO 11. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN B /
ACTIVIDAD 1
OPCIÓN B
1.- Dado el siguiente fragmento de ADN que será transcrito y traducido
5´ AAATGCTACAAT 3´
3´ TTTACGATGTTA 5´
a) Escriba la secuencia de nucleótidos y polaridad del ARNm
que se sintetizaría utilizando como molde la cadena inferior del ADN (0,5
puntos).
b) Proporcione los anticodones de los ARNt con sus polaridades (0,5
puntos).
c) Escriba la secuencia de aminoácidos del tetrapéptido que se
sintetizaría (0,5 puntos).
d) Explique qué ocurriría si en el triplete que codifica para Tyr se cambia
la C por A o G ¿Cuáles serían sus consecuencias? (0,5 puntos).
a)
Secuencia: 5´AAAUGCUACAAU 3´
b)
Codones:
Anticodones:
Aminoácidos:
c)
5´AAA3´
3´UUU5´
Lys
5´UGC3´
3´ACG5´
Cys
5´UAC3´
3´AUG5´
Tyr
5´AAU3´
3´UUA5´
Asn
d) Si se cambia la C por A el codon sería UAA que corresponde con un triplete de
terminación por lo que el codon siguiente no sería leido y no se uniría al tetrapeptido el
aminoácido Asn
Si cambia la C por G el codon sería UAG que igual que antes corresponde a un triplete de
terminación
MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN B /
ACTIVIDAD 4
OPCIÓN B
3.- Referente a la expresión del material hereditario:
a) Represente mediante un esquema rotulado “El Dogma Central de la
Biología Molecular” actualizado (0,5 puntos).
b) Explique brevemente las tres etapas del proceso de la transcripción en
procariontes (0,75 puntos).
c) El siguiente esquema representa un ARN transcrito primario
procedente de un fragmento de un gen, correspondiente a una célula
eucariota.
5´Exón Intrón Exón Intrón 3´
Explique brevemente el proceso de maduración de este ARN transcrito
primario hasta obtener su ARNm maduro (0,75 puntos).
a)
b)
Iniciación
El ADN posee en distintos lugares los llamados “centros promotores” cuyo
función es indicar cómo se inicia la transcripción y en cuál de las dos
hebras. Están constituidos por determinadas secuencias de bases (TATA).
La ARN polimerasa reconoce el centro promotor se une a él y hace que la
doble hélice de ADN se abra para permitir que quede expuesta la
secuencia de bases del ADN molde que va a ser transcrita.
Elongación
Es la adición de los sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN.
La ARN-polimerasa lee la cadena de ADN en sentido 3´ 5´ mientras que
el sentido de síntesis del ARN es 5´ 3´.
Se van añadiendo nucleótidos uno a uno en el extremo 3´de la cadena en
crecimiento. Es decir la enzima selecciona el ribonucleótido trifosfato cuya
base es complementaria con la de la cadena de ADN molde, y lo une
mediante enlace ester al OH situado en posición 3´de la cadena en
crecimiento desprendiéndose un grupo pirofosfato (PPi) .
En eucariontes tras la unión de los 30 primeros ribonucleótidos se añade
en el extremo 5´ una “caperuza” formada por metil-guanosil-fosfato, que
protege este extremo del ataque de las nucleasas, y en la traducción será
una señal de reconocimiento de iniciación de la lectura.
Terminación
Existen señales de terminación que indican el fin de la transcripción. Esto
implica el cierre de la burbuja formada en el ADN y la separación de la
ARN-polimerasa, y del ARN transcrito.
En procariontes la señal de terminación es una secuencia “palindrómica”
(tiene la misma lectura de izquierda a derecha y de derecha a izquierda)
formada por G y C seguidas de varias T que origina al final del ARN un
bucle u horquilla por autocomplementariedad de las bases G y C. Esto
favorece su separación del ADN.
c) A veces los ARNm transcritos no se pueden traducir directamente sino
que requieren un proceso previo de procesamiento o maduración
postranscripcional..
En eucariontes cada gen consta de varios fragmentos denominados
“intrones “ y “exones” intercalados unos con otros.
Los intrones son secuencias de bases más o menos largas que se
transcriben pero que no se traducen, es decir, no codifican una secuencia
de aa.
Los exones son secuencias que se transcriben y se traducen, es decir,
tienen información para formar una cadena polipeptídica.
El transcrito primario está formado por intrones y exones. Su maduración
consiste en eliminar los intrones y unir los exones mediante un mecanismo
que se denomina”empalme” o splicing.
El empalme requiere la enzima “ribonucleoproteína pequeña nuclear”
RNPpn.
- Comienza cuando las secuencias intrónicas forman unos bucles que
provocan el acercamientode los extremos de los exones.
- A continuación se cortan los intrones
- Se unen los exones
En este momento el ARNm está preparado para salir del núcleo.
Los intrones no existen en procariontes y no se sabe el papel que cumplen
en eucariontes.
Si se sabe que un mismo gen puede madurar de diferentes maneras
dependiendo de cómo se eliminen los intrones
MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN B /
ACTIVIDAD 3
OPCIÓN B
3.- Con referencia a distintos procesos biológicos:
a) Para replicarse en células eucarióticas, un virus de ARN monocatenario
(similar al del VIH) debe integrarse en el genoma de la célula huésped,
que es ADN bicatenario. Explique las distintas etapas del proceso de
replicación (1,5 puntos).
b) Si en otro Planeta hubiera un ADN constituido por 6 nucleótidos
distintos, existieran 216 aminoácidos esenciales y el código genético
estuviera constituido por tripletes, ¿sería posible que existiera un
mecanismo de traducción igual al de la Tierra? Razone la respuesta (0,5
puntos).
a)Las fases de la replicación son; iniciación, elongación y terminación
1. Iniciación:
Consiste en el desenrrollamiento y apertura de la doble hélice.
Comienza en una región del ADN llamada “punto de iniciación” donde abundan
las secuencias de bases GATC.
El punto de iniciación es reconocido por proteínas específicas que se unen a él.
Enzimas helicasas rompen los enlaces de hidrógeno que unen bases
complementarias, abriendo la doble hélice.
Cuando la doble hélice se abre se produce desenrrollamiento en esa zona, lo
que provoca superenrrollamientos en las zonas vecinas. Las enzimas girasas y
topoisomerasas evita esas tensiones.
Después las proteínas de unión a cadena simple (SSB) se unen a las hebras
individuales e impiden que se vuelvan a enrollar.
Alrededor del origen de replicación se ha formado una “burbuja de replicación”
o replicón en la que hay 2 zonas con forma de Y, denominadas “horquillas de
replicación”, donde se van a sintetizar las nuevas hebras de ADN.
La burbuja de replicación se va extendiendo a lo largo del cromosoma en los
dos sentidos, por este motivo la replicación es bidireccional
2. Elongación
Es la fase en la que se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra
(molde) de la doble hélice original.
Además de las enzimas que participan en la iniciación en la elongación
intervienen ADN polimerasas. Hay varios tipos que se nombran I, II y III. Sus
funciones son:
- Actividad polimerasa: Reconocen la hebra molde, seleccionan el
desoxirribonucleótido cuya base es complementaria con la de la
hebra molde, y lo unen. Las nuevas cadenas se sintetizan por unión
de nucleótidos trifosfato, la energía para el enlace se obtiene de la
hidrólisis de los dos grupos fosfato del nucleótido entrante.
- Actividad exonucleasa: elimina nucleótidos cuyas bases están mal
apareadas, asi como fragmentos de ARN.
Las ADN polimerasas no pueden iniciar de cero la síntesis de la nueva cadena;
necesitan un fragmento de 10 nucleótidos de ARN denominado “cebador o
primer” con el extremo 3´ libre al que añadir los nuevos nucleótidos.
El cebador se sintetiza por una enzima ARN polimerasa denominada “primasa”.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en sentido 3´ 5´ y va uniendo
los nuevos nucleótidos en el extremo 3´(sentido de la hebra en formación 5´
3´).
Como la replicación sólo ocurre en un sentido y las 2 cadenas de ADN son
antiparalelas, se planteaba cómo se efectuaría la replicación en los dos brazos
de la horquilla. La solución la aportó Okazaki al encontrar que una cadena, la
que se sintetiza en sentido 5´ 3, lo hace de forma continua como una sola
unidad. A esta hebra se le denomina conductora o lider. Mientras que la otra
(3´ 5´) se forma de manera discontinua como una serie de fragmentos
sintetizados cada uno en el sentido 5´ 3´ que después se unen formando la
“cadena retardada o retrasada”.
Cada uno de los fragmentos requiere un cebador de ARN sintetizado por la
primasa cada ciertos intervalos. La ADN polimerasa va eliminando el cebador y
sustituyéndolo por ADN. Por último una ADN ligasa une los fragmentos
obtenidos.
3. Terminación
Cuando se llega a la secuencia de terminación o TerC las nuevas dobles
hélices terminan de formarse y se separan
b) En el código genético humano tenemos 4 nucleótidos y 20 aa; las 4
nucleótidos forman tripletes y por tanto son 64 tripletes distintos,
correspondiendo varios tripletes a cada aa a excepción de la metionina.
En el supuesto planeta tiene 6 nucleótidos y 216 aa. Si los nucleótido se
agrupan en tripletes serrán 63 es decir 216. Por tanto a cada aa le
correspondería un triplete , pero no habría triplete de terminación o stop.
Por tanto la traducción NO sería como en la tierra porque a cada aa sólo le
correspondería un triplete y No habria tripletes de terminación.
MADRID / SEPTIEMBRE 07. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN A /
ACTIVIDAD 4
OPCIÓN A
4.- Referente a la expresión de la información hereditaria:
a) Defina el proceso de transcripción e indique las etapas del mismo (0,5
puntos).
b) Cite el nombre de la enzima implicada en este proceso. ¿Cómo se
denominan las secuencias del ADN donde se une esta enzima para el
comienzo de la transcripción? (0,5 puntos).
c) Asocie a los procesos de transcripción y traducción los siguientes
términos:
ARNm/ ARNt/ ARN polimerasa/ribosoma/codón/ aminoácido/sitioP/
anticodón/ procesamiento o maduración/sitio A/intrón (1punto).
a) Como el ADN se encuentra en el núcleo y las proteínas se sintetizan en el
citoplasma, resultó evidente que tenía que existir un intermediario entre los
genes del núcleo y los ribosomas donde se sintetizan las proteínas.
El intermediario es el ARNm que transporta la información de los genes a las
proteínas.
Para esto es necesario que se sintetice ARNm a partir de un molde de ADN.
La trascripción es la síntesis de ARNm a partir de un molde de ADN.
Las estapas son: iniciación, elongación, terminación y maduración (sólo en
células eucaritotas)
b)Hay varias ,tomoisomerasas, helicasas,… pero la mas importante es la ARN
polimerasa- La ARN polimerasa se une a un “centro promotor” que cuya
función es indicar cómo se inicia la transcripción y en cuál de las dos hebras.
Están constituidos por determinadas secuencias de bases (TATA).
c)ARNm: Es una copia complementaria de una porción de una cadena de ADN
que servirá de pauta para la síntesis de una proteína. Asociado a la transpción
ARNt: actúa como transportador de aa hasta los ribosomas, durante la síntesis
protéica. Asociado a la traducción
ARNpolimerasa: Enzima que cataliza la síntesis de ARN- Asociado a la
transcripción
Ribosoma: Orgánulo citoplasático asociado a la traducción
Codón: Triplete de nucleótidos en el ARNm que tiene en correspondiente con
un aa según el codigo genético- Asociado a la traducción
Aminoácido: monómero constituyente de las proteínas. Asociado a la
traducción
Sitio P: Lugar en el ribosoma donde se localiza el ARNt que lleva el polipéptido
en formación. Asociado a la traducción
Anitcodon: Triplete de nucleotidos en el ARNt que es complementario del
codon de ARNm. Asociado a la traducción
Procesamiento o madurcación: Última fase de la ranscripción en células
eucariotas. Asociado a la transcripción
Sitio A: Lugar en el ribosoma donde se una el ARNt que lleva asociado un aa
que se va a unir a la cadena polipeptídica en formación. Asociado a la
traducción
Intrón: Fragmento de nucleótidos en el ARNm de células eucariotas que no va
a ser traducido a aa y por tanto es eliminado en el proceso de maduración del
ARNm durante la transcripción
MADRID / SEPTIEMBRE 05. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCIÓN A /
ACTIVIDAD 4
OPCIÓN A
4. Referente al código genético y mutación:
A partir de la siguiente secuencia de bases de un fragmento de un gen
5´ TAT ATA CAA TTT 3´
3´ ATA TAT GTT AAA 5 ´
a) Indique cuál será la secuencia de ARNm correspondiente a la
cadena inferior de este fragmento, indicando su polaridad (0,5
puntos).
b) Ayudándose de la tabla del código genético escriba la secuencia de
aminoácidos del polipéptido codificado por ese fragmento de gen
indicando los extremo carboxilo y amino (0,5 puntos).
c) Si en el ADN se produjese una sustitución del par C-G por el par TA,
indique como se altera el ARNm y la cadena polipeptídica (0,5
puntos)
d) Explique qué significa que el código genético es degenerado (0,5
puntos).
RESPUESTA:
a) La transcripción es la primera fase de la síntesis proteica. El proceso
consiste en la síntesis de un ARNm, tomando como molde una de las dos
cadenas del ADN y está catalizado por las ARN-polimerasas. 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 del ARNm transcrito a partir de la secuencia
de ADN indicada en la figura hay que tener en cuenta:
1. La ley de complementaridad de bases.
2. El sentido de síntesis de las ARN polimerasas.
3. La timina es exclusiva del ADN y el uracilo del ARN.
Por lo tanto, la secuencia del ARNm transcrita a partir de la secuencia de ADN
de la figura será la siguiente:
ADN 5´ TAT ATA CAA TTT 3´
3´ ATA TAT GTT AAA 5 ´
ARNm 5´ UAU AUA CAA UUU 3´
b) La traducción es la segunda fase del proceso de síntesis proteica. En esta
etapa se traduce en proteínas la información genética transferida desde el ADN
al ARNm durante la transcripción. Los aminoácidos dispersos en el citoplasma
deben unirse para formar los polipéptidos según una secuencia lineal, que no
es otra que la ordenada por el ADN y transportada por el ARNm.
Para poder averiguar la secuencia de aminoácidos a partir de la secuencia de
ARNm transcrito de la figura hay que tener en cuenta:
- el código genético,
- la translocación del ribosoma para la lectura del ARNm implica el
desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm en sentido 5´→3´,
- el grupo carboxilo del aminoácido iniciador se une al grupo amino del segundo
aminoácido y, por tanto, el primer aminoácido presenta el grupo amino libre y
el último el grupo carboxilo como terminal.
ARNm 5´ UAU AUA CAA UUU 3´
Secuencia de NH3- Tir - Ile – Gln – Fen – COOH
Aminoácidos
c) Un gen es un segmento de ADN con la información necesaria para la
síntesis de una cadena polipeptídica. La secuencia de nucleótidos de ese gen
es específica para cada cadena polipeptídica. Cualquier cambio en la
secuencia de nucleótidos de un gen conduce a alteraciones o cambios en la
molécula que codifica. Las mutaciones moleculares, también denominadas
puntuales, son las que afectan a la secuencia de nucleótidos.
La sustitución del par G-C por el par A-T daría lugar a la formación del codón
AAA que codifica para el lisina. La secuencia polipéptidica cambia siendo la
siguiente: NH3- Tir - Ile – Lys – Fen – COOH
d) El código genético es degenerado, es decir, al estar compuesto por 64
codones, varios tripletes codifican para un mismo aminoácido. Casi todos ellos
tienen en común los dos primeros nucleótidos, ofreciendo la variabilidad en el
tercero.
MADRID / SEPTIEMBRE 04. LOGSE / BIOLOGÍA / GENÉTICA / OPCIÓN A /
CUESTIÓN 4
OPCIÓN A
4. En relación con la información genética y sus alteraciones:
a) Si un polipéptido tiene 450 aminoácidos, indique cuántos
ribonucleótidos
tendrá el fragmento del ARNm que codifica esos aminoácidos. Razone la
respuesta (0,5 puntos).
b) 5´ GUU-UCC-GCA-UGG3 ´, son cuatro codones de una molécula de
ARNm.
c) Suponga que un fragmento de ADN que codifica un polipéptido se
reproduce una mutación puntual que afecta a un par de bases. Debido a
ello, cuando la célula sintetice de nuevo el polipéptido, a éste le podría
haber
ocurrido uno de los cuatro hechos siguientes:
1. Que se codifique el mismo aminoácido que el sintetizado antes de
la mutación.
2. La sustitución de un aminoácido por otro distinto.
3. Que el nuevo polipéptido sintetizado sea más corto.
4. Que el nuevo polipéptido sintetizado sea más largo.
Basándose en sus conocimientos del código genético, explique el por
qué cada uno de estos resultados. (1puntos).
Solución:
a) Un codón es cada grupo de tres nucleótidos del ARN mensajero que
codifica para
una aminoácido y, durante, la traducción, se corresponde con un anticodón del
ARN
transferente poseedor de tres nucleótidos cuyas bases nitrogenadas son
complementarias
del codón.
Por tanto, su un polipéptido tiene 450 aminoácidos, el fragmento de ARN que lo
codifica poseerá 450 x 3 = 1350 ribonucléotidos.
b) Efectivamente puesto que el uracilo es exclusivo del ARN.
c) Caso 1. Como el código genético es degenerado, el triplete puede sustituirse
por otro
que codifique el mismo aminoácido, de modo que la mutación no afectaría al
enzima y
sería una mutación silenciosa o nula.
Caso 2: El triplete originado por mutación codifica otro aminoácido.
Caso 3: La mutación puntual origina un triplete de terminación de modo que el
gen
codificará un polipéptido más corto.
Caso 4: La mutación afecta al triplete de terminación codificando otro
aminoácido.
MADRID / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / BIOLOGÍA / GENÉTICA / OPCIÓN A /
Nº 4
OPCIÓN A
4. En relación con la expresión génica:
a) Explique en que consiste el proceso de traducción y cite en qué
estructuras de la célula se produce. (0,5 puntos)
b) Indique el papel que desempeñan en este proceso los sitios A y P del
ribosoma y la enzima aminoacilARNt-sintetasa. (0,75 puntos)
c) Indique como se denomina el triplete de bases que en el ARNm codifica
para una aminoácido específico, cómo se denomina el triplete de bases
complementarias en el ARNt e indique cuál sería el triplete de bases del
ARNt si su complementario para el aminoácido valina en el ARNm es
GUA. (0,75 puntos)
Solución:
a) La traducción es la segunda fase del proceso de síntesis proteica, tiene
lugar en el citoplasma celular, donde se encuentran los ribosomas. En esta
etapa se traduce en proteínas la información genética transferida desde el ADN
al ARNm durante la transcripción. Los aminoácidos dispersos en el citoplasma
deben unirse para formar los polipéptidos según una secuencia lineal, que no
es otra que la ordenada por el ADN y transportada por el ARNm.
b y c) La activación de los aminoácidos en una fase previa a la traducción que
se lleva a cabo en presencia de la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa y de ATP
y consiste en la unión de el ARNt y su aminoácido específico dando lugar a un
aminoacil-ARNt liberándose AMP, Ppi y quedando libre la enzima, que vuelve
a actuar. La unión del aminoácido al ARNt se produce en el extremo de la
cadena de éste donde están los tres nucleótidos fijos (adenina, guanina,
citosina).
La iniciación es la primera etapa de la traducción y en ella el ARNm se une a la
subunidad menor de los ribosomas. A éstos se asocia el aminoacil-ARNt
gracias a que el lazo de ARNt opuesto al punto de fijación del aminoácido (lazo
anticodón) posee tres bases, denominadas anticodón, complementarias de un
triplete o codón del ARNm. A este grupo de moléculas de une la subunidad
ribosómica mayor, formándose el complejo de iniciación. Este complejo
ribosomal posee dos sitios de unión. El centro denominado peptidil (P), donde
se sitúa el primer aminoacil- ARNt, y el centro aminoacil (A) o aceptor de
nuevos aminoacil-ARNt.
Por último, si el codón del ARNm para valina es GUA, el anticodón presente en
el ARNt específico para este aminoácidos será CAU.
MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / GENETICA / OPCION A /
EJERCICIO 4
OPCION A
4. La siguiente secuencia nucleotídica corresponde a un fragmento del
inicio de un gen de una cepa bacteriana:
3´ TACAATTCCCGGGCAACACAC 5´
a) Escriba la secuencia de bases del ARN mensajero que se puede
sintetizar e indique su polaridad (0,5 puntos).
b) ¿Cuál es el número máximo de aminoácidos que puede codificar este
fragmento (0,5 puntos).
c) ¿Qué características del código genético ha utilizado para determinar el
número de aminoácidos? (0,5 puntos).
d) Si se detectara una variante de la cepa que produjera un polipéptido de
cinco aminoácidos, ¿cómo pudo producirse la variante? (0,5 puntos).
Solución:
a) La transcripción: es la primera fase de la síntesis proteica. El proceso
consiste en la síntesis de un ARNm, tomando como molde una de las dos
cadenas del ADN y está catalizado por las ARN-polimerasas. 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:
1. La ley de complementaridad de bases.
2. El sentido de síntesis de las ARN polimerasas.
3. La timina es exclusiva del ADN y el uracilo del ARN.
Por lo tanto, la secuencia del ARNm transcrita a partir de la secuencia de ADN
de la figura será la siguiente:
ADN 3´ TACAATTCCCGGGCAACACAC 5´
ARNm 5´ AUGUUAAGGGCCCGUUGUGUG 3´
b y c) La clave genética establece la relación que hay entre la secuencia de
nucleótidos de los genes y la secuencia de aminoácidos de las proteínas, es
decir, la relación existente entre la estructura primaria de ambos tipos de
biomoléculas.
Para descifrar el código genético se utilizó como hipótesis de trabajo que tres
bases (un codón) codificaban un aminoácido, ya que el número de secuencias
posibles formadas por tres nucleótidos es 43 = 64, número más que suficiente
para codificar los 20 aminoácidos proteicos. Si los codones se formasen con
dos letras, el número de secuencias posibles sería 42= 16 y, por tanto, no sería
un número suficiente para codificar los 20 aminoácidos.
Además hay que tener en cuenta una característica general del código genético
que consiste en que la lectura es sin comas o sin solapamiento.
Partiendo de lo anteriormente expuesto, el número máximo de aminoácidos
que puede codificar el fragmento del enunciado es 7.
5´ AU G/UUA/AGG/GCC/CGU/UGU/GUG 3´
d) Un gen es un segmento de ADN con la información necesaria para la
síntesis de una
cadena polipeptídica. La secuencia de nucleótidos de ese gen es específica
para cada cadena polipeptídica. Cualquier cambio en la secuencia de
nucleótidos de un gen conduce a alteraciones o cambios en la molécula que
codifica.
Las mutaciones moleculares, también denominadas puntuales, son las que
afectan a la secuencia de nucleótidos. Las mutaciones puntuales pueden
producirse por:
a) Sustitución de nucleótidos o bases: es decir, por ejemplo, donde existía un
nucleótido de adenina, se instala uno de timina.
b) Pérdida de nucleótidos.
c) Inserción de nuevos nucleótidos.
Por ejemplo, en el caso de una mutación por sustitución de bases al sólo
afectar a uno de los nucleótidos, es un único triplete el que se ve afectado.
Como el código genético es degenerado, el triplete puede sustituirse por otro
que codifique el mismo aminoácido, de modo que la mutación no afectaría al
enzima y sería una mutación silenciosa o nula. Sin embargo, si se detectase
una variante de la cepa que produjese un polipéptido de cinco aminoácidos se
debería a que la mutación puntual daría lugar a un codón de terminación..
MADRID / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / BIOLOGÍA / GENÉTICA / OPCIÓN A /
Nº 3
3.- La transcripción y la traducción son procesos fundamentales en la
célula eucariota.
a) Defina y distinga entre ambos procesos e indique en qué parte de la
célula se produce cada uno de ellos (1 punto).
b) Nombre los tipos de ARN que intervienen en la traducción e indique la
función de cada uno de ellos. (1 punto).
Solución:
a) La transcripción: es la primera fase de la síntesis proteica o expresión del
material genético. El proceso consiste en la síntesis de ARN, tomando como
molde una de las dos cadenas del ADN. El proceso está catalizado por el
enzima ARN-polimerasa-ADN dependiente o transcriptasa, y se inicia con la
desespiralización parcial de la doble hebra de ADN que se va a transcribir.
La trancripción en eucariotas tiene lugar en el núcleo celular. En procariotas, al
no exisitir núcleo, ésta fase tiene lugar en el citoplasma donde se encuentra
ubicado el nucleoide o material genético.
La traducción: es la segunda sfase del proceso de síntesis proteica. En esta
etapa se traduce en proteínas la información genética transferida desde el ADN
al ARNm durante la transcripción. Los aminoácidos dispersos en el citoplasma
deben unirse para formar los polipéptidos según una secuencia lineal, que no
es otra que la ordenada por el ADN y transportada por el ARNm.
La traducción en eucariotas tiene lugar en el citoplasma celular y en el retículo
endoplásmico rugoso: El ARNm procedente del núcleo abandona éste a través
de los poros nucleares, dirigiéndose a los ribosomas. En procariotas,
transcripción y traducción son procesos simultáneos.
b) El ARN es uno de los dos tipos de ácidos nucleicos que existen. Está
formado por una sóla cadena de nucleótidos. En las células eucariotas se
encuentra en el citoplasma y en orgánulos como las mitocondrias, cloroplastos
y ribosomas. Se han descrito tres tipos de ARN con características
estructurales y funcionales que les distinguen, pero todos tienen en común que
proceden del ADN (por un proceso de síntesis denominado transcripción) y de
modo general, todos participan en el proceso de síntesis proteica dirigido por el
ADN. Los tres tipos son:
- ARN ribosómico (ARNr): Es de elevado peso molecular, se encuentra
asociado a las proteínas en los ribosomas de cuya masa constitye hasta el 60
%. Su función durante la biosíntesis de proteínas consiste en crear, junto a los
proteínas ribosómicas, el ambiente molecular adecuado para que se instale el
ARNm y los aminoácidos que participan en la síntesis proteica.
desoxirribonucleótidos, se sintetiza durante la transcripción en el núcleo, y en
menor cantidad en las mitocondrias y cloroplastos. Su función consiste en
copiar y transmitir el mensaje genético, almacenado en la secuencia de
nucleótidos del ADN, hasta los ribosomas, que representan el lugar donde la
información se traduce como secuencia de aminoácidos de una proteína.
- ARN transferente (ARNt): Existen diferentes tipos, todos son moléculas
relativamente pequeñas formadas por 70-90 nucleótidos. Hay, al menos un
ARNt por aminoácido presente en las proteínas. Posee una estructura
secundaria característica de “hoja de trébol” que presenta tres lazos. La función
de cada uno de los ARNt es la de transportar un aminoácido específico desde
el citoplasma al ribosoma. Este proceso se basa en cada uno de los diferentes
tipos de ARNt posee en uno de sus lazos una región denominada anticodón,
compuesta por tres nucleótidos específicos que son complementarios de
algunos tripletes del ARNm que representan el denominado codón. Por otro
lado, la secuencia que se encuentra en los extremos 5´y 3´ (principio y final de
la cadena) termina siempre en los tres nucleótidos CCA-3´ que es lugar donde
se une un determinado aminoácido en el citoplasama.
MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / BIOLOGÍA / GENÉTICA / OPCIÓN A /
Nº 3
3.- Observe el esquema siguiente:
a) ¿Cómo se denomina cada una de las etapas del mismo?. (1 punto).
b) Indique cuáles de estas etapas se producen normalmente en la célula
eucariótica, indicando dónde se produce cada una de ellas. (1 punto).
Observaciones:
Esta cuestión pertenece al bloque de contenidos n.º 5: La base química de la
herencia: genética molecular, y para resolverla tenemos que recordar los
conceptos relacionados con la replicación, transcripción y traducción de la
información genética.
Solución:
Los ácidos nucleicos son los portadores de la información biológica de un ser
vivo, es decir, de cómo son todas las moléculas que constituyen el individuo y
de cuándo se han de producir. Esta información se transmite de generación en
generación a través del ADN, por lo que éste es el portador de la información
genética.
a) La capacidad de las células de mantener el elevado grado de orden dentro
del universo caótico, deriva de la información genética que se expresa,
mantiene, replica y a veces mejora mediante cuatro procesos genéticos
básicos: síntesis proteica, reparación del ADN, replicación del ADN y
recombinación genética. Estos procesos que producen y mantienen las
proteínas y los ácidos nucleicos de una célula, son unidimensionales: en cada
uno de ellos, la información de una secuencia lineal de nucleótidos se utiliza
para producir o alterar otra cadena lineal de nucléotidos (una molécula de ADN
o ARN) o una cdena lineal de aminoácidos (una molécula proteica).
Las etapas del esquema se denominan de la siguiente manera:
1.- Replicación.
2.- Transcripción.
3.- Transcripción inversa.
4.- Traducción.
b) En la célula eucariótica tienen lugar los siguiente procesos o etapas:
replicación, transcripción y traducción de la información genética.
La replicación del ADN en eucariotas tiene lugar en el núcleo celular.
La transcripción, o mecanismo de síntesis de ARN a partir de una ADN que es
utilizado como molde, es un proceso que se realiza también en el núcleo
celular.
La traducción o síntesis proteica, es un proceso que tiene lugar en los
ribosomas del citoplasma de las células eucariotas.