Unidad 11 Parte I

ORGANIZACIÓN DEL GENOMA
Introducción
Una vez conocida la estructura del ADN y establecido que la información genética está
codificada en la secuencia de nucleótidos que lo constituyen, restaba dilucidar la forma en
que esta información se traduce en la formación de una proteína en el citoplasma.
La respuesta llegó en la década de los 60 cuando se pudo describir, en las bacterias,
cómo se transcribe el código desde el ADN al ARNm que actúa como intermediario
llevando el mensaje al citoplasma, donde junto con los ARNr y ARNt, será traducido como
una secuencia determinada de aminoácidos.
La biosíntesis proteica es un proceso que opera a través de un sistema de
reconocimiento entre los ARNs bajo condiciones especiales para iniciar, prolongar y
finalizar una cadena polipeptídica.
Objetivos
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Establecer el concepto de Gen desde el punto de vista molecular.
Describir el mecanismo de Transcripción y Maduración de los ARNs.
Explicar la función de cada uno de los ARN que intervienen en el proceso de síntesis
de una proteína.
Comprender el significado del Código Genético y de sus propiedades.
Describir el proceso de biosíntesis de una proteína considerando las etapas de
iniciación, elongación y finalización.
Conocer los procesos de plegamiento de las proteínas.
Explicar los mecanismos que regulan la expresión génica en la síntesis de proteínas.
Contenidos
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Estructura y organización del genoma.
Estabilidad del Genoma.
Transcripción. Procesamiento de los ARN.
Transcripción en procariontes y en eucariontes.
Traducción de la información génica. Ribosomas. Plegamiento. Chaperonas.
Control de la expresión génica.
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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Bibliografía
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Biología e Introducción a la Biología Celular. Capítulo 1 Organización Molecular de la
Célula. Editorial CCC Educando. Buenos Aires, 2000.
Avers, Charlotte. Biología Celular. Ed. Grupo Iberoamérica. México 1985.
Alberts, B. y col. Biología Molecular de la Célula. Ed. Omega. Espana 1992.
Curtis Helena. Invitación a la Biología. Ed. Panamericana. Bs.As. 1995
De Robertis, E.D.P. y De Robertis, E.M.F. Bología Celular y Molecular. Ed. El Ateneo.
Bs.As. 1986.
De Robertis y Hib. Fundamentos de Biología Celular y Molecular. Ed. El Ateneo. Bs.
As. 1997.
Harper, H; Rodwell, V; Mayes, P. Manual de Química Fisiológica. Ed. El Manual
Moderno. México. 1978.
Lehninger, Al. Bioquímica. Ed. Omega. Espana. 1992.
Martin, D.; Mayes, P. Bioquímica de Harper. Ed. El Manual Moderno. México. 1986.
Stryer, L. Bioquímica. Ed. Reverté. Espana. 1984.
Watson, J.D. Biología Molecular del Gen. Ed. Fondo Educativo Interamericano.
México. 1978.
Guía de la Unidad
Cuestionario
1) Tomando como referencia al Dogma Central de la Biología:
a- explique el flujo de la información genética.
b- Indique cómo se encuentra codificada la información en cada una de las moléculas
involucradas y explique brevemente la importancia biológica de cada uno de los
procesos.
c- Justificar la siguiente afirmación: “Las proteínas son el resultado de la expresión
genética”
d- Redacte un párrafo donde se relacione la estructura primaria de una proteína, la
secuencia de bases del ARNm y la secuencia de bases del ADN.
2) Con respecto a la transcripción:
a- caracterice a la principal enzima que cataliza el proceso en cuanto a: dirección de
síntesis, sentido de lectura, sitio de unión al ADN, sustratos que utiliza.
b- Defina los conceptos de promotor, hebra codificante, hebra no codificante, secuencias
de terminación.
c- Describa en una secuencia cronológica los eventos que se llevan a cabo para
transcribir un gen.
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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d-
¿Cuál es la fuente de energía de la transcripción?
e- Enuncie cuáles son los productos de la transcripción.
3) Caracterice la ARNpol procarionte y las ARNpol eucariontes
4) Compare la transcripción en los procariontes y eucariontes con respecto a: promotor,
ARNpol, secuencias de terminación, lugar donde ocurre el proceso, presencia o
ausencia de factores de transcripción, presencia o ausencia de modificaciones co y
post-transcripcionales.
5) Defina codón
6) Indique qué es el código genético y explique sus características.
7) Describa brevemente, indicando la función e importancia, las modificaciones co y posttranscripcionales de los transcriptos primarios eucariontes.
8) Defina intrón y exón.
9) Compare los ARNm eucariontes y procariontes en cuanto a la presencia de intrones y
exones y a la cantidad de proteínas codificadas por una molécula de ARNm.
10) Con respecto a los ARNt:
a- caracterizarlos estructural y funcionalmente
b- defina anticodón
c- explique que es el “balanceo” y su consecuencia (relacione con la degeneración del
código genético).
d- ¿sufren modificaciones post-transcripcionales? ¿en qué consiste?
11) En cuanto a los ribosomas:
a- descríbalos brevemente teniendo en cuenta su composición química y función.
b- Explique en qué consisten las modificaciones post-transcripcionales del ARNr 45S
c- Describa el proceso de ensamblaje de las subunidades ribosómicas.
d- Compare los ribosomas eucariontes y procariontes e indique en qué lugar de la célula
se los encuentra.
12) Indique los distintos tipos de ARN pequeños que se pueden obtener por transcripción
en las células eucariontes y que función cumplen.
13) ¿Qué significa traducir? ¿Por qué se llama traducción al pasaje de la información
contenida en los nucleótidos a las proteínas?
14) Describa la aminoacilación e indique: la enzima que cataliza el proceso, la fuente de
energía , sustratos y productos.
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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15) Complete los siguientes esquemas de la traducción identificando y describiendo las
etapas de iniciación, elongación y terminación.
16) Indique de qué depende la fidelidad de la traducción.
17) La traducción es un proceso endergónico. Indique en qué eventos del proceso se
consume energía y qué molécula la aporta.
18) Defina polirribosoma.
19) Realice un cuadro comparativo sobre la traducción en eucariontes y procariontes,
teniendo en cuenta:
a- simultaneidad con la transcripción
b- lugar donde ocurre
c- número de veces que aparece el codón inicio en el ARNm
d- el aminoácido iniciador.
PROBLEMAS DE APLICACION
1) Si tuviera que sintetizar en el laboratorio dos polipéptidos diferentes ,uno de ave y otro
humano, ¿podría usar los mismos ARNm, ARNt y ARNr? Justifique.
2) Si se quiere sintetizar un polipéptido que contiene 30 aminoácidos, ¿qué número
mínimo de ribonucleótidos tendrá el mensajero? (incluya el codón inicio y codón stop)
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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3) ¿Qué importancia biológica tiene el hecho que el código genético sea universal y
degenerado?
4) Compare dos tipos de células diferenciadas, por ejemplo una neurona y una célula
hepática, en cuanto a las proteínas presentes en ellas y relacione con la expresión
diferencial de los genes.
5) Indique que consecuencias traerían los siguientes sucesos para una célula eucarionte:
a- inhibición de la aminoacil-ARNt sintetasa
b- la incorporación a la célula de un bloqueante de la síntesis de nucleótidos
c- la ausencia de factores de terminación
d- inactivación de la peptidil transferasa
e- mutaciones en el promotor
f-
ausencia del ARNt que porta Metionina
g- ausencia del espliceosoma
6) Dada la siguiente secuencia del ADN:
5´CCGAATTATGCCTGGCAATGGGCCGTGACGCGG 3´
3´GGCTTAATACGGACCGTTACCCGGCACTGCGCC 5´
a- Construya la hebra de ARNm correspondiente a la transcripción de la hebra molde, y
la secuencia de aminoácidos correspondiente que se formaría en un procarionte.
b- Indique las diferencias que encontraría si el proceso ocurriera en una célula
eucarionte.
c- Si en el ARNm se produjera la deleción del nucleótido número 11 (empezando a
contar desde el extremo 5´), ¿qué consecuencias tiene? ¿y se hay una inserción de
un nucleótido entre el número 11 y el 12?
7) Identifique en el código genético los codones que codifican para el aminoácido
treonina:
a- ¿ En qué se diferencian? ¿Cómo se denomina a estos codones? ¿Representan
alguna ventaja biológica?
b- ¿Con qué característica del código puede relacionarlos?
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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8) Marque la respuesta correcta:
I)
abcd-
El código genético es degenerado porque:
un mismo codón codifica para más de un aminoácido
existe solapamiento de codones
es ambiguo y hay excepciones en el ADN mitocondrial
existen codones sinónimo
II)
abcd-
La activación de los aminoácidos es:
catalizada por la peptidil transferasa
consecuencia de la acción de la translocasa
catalizada por la aminoacil ARNt sintetasa
producida por la acción del espliceosoma
III)
abcd-
La terminación de la síntesis proteica:
requiere la entrada de un ARNt con anticodón complementario al codón stop
requiere la unión de un factor de terminación al codón AUG
ocurre únicamente por la separación de las subunidades ribosomales
requiere la unión de un factor proteico al codón stop.
IV)
Una células sintetiza dos proteínas: A y B. Con respecto a los tres tipos de ARN
vinculados a la síntesis de esas dos proteínas:
serán todos iguales
serán todos diferentes
los ARNr y ARNt serán iguales y los ARNm serán distintos
los ARNr serán iguales y los ARNt y ARNm serán distintos
abcdV)
abcd-
La sustitución de una base por otra en un gen no implica necesariamente el
cambio de la secuencia de aminoácidos en la proteína. Esto se debe a que:
el código genético es ambiguo
el código genético es degenerado
existen varios aminoácidos para cada codón
el código genético es universal.
VI)
abcd-
Si se quita el capuchón en el extremo 5´de los ARNm eucariontes se impide:
el inicio de la transcripción
el inicio de la traducción
la elongación de la cadena polipeptídica
la terminación de la síntesis proteica.
VII)
Si se inhibe la actividad de la ARNpol II se afectará la síntesis de:
a- ARNm
b- ARNt
c- ARNr 45S
d- ARN 5S
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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VIII) La transcripción en eucariontes:
a- depende de la presencia de factores de transcripción
b- genera como producto ARNm policistrónicos
c- genera siempre un transcripto primario de ARNm
d- se inicia cuando la subunidad sigma de la ARNpol reconoce al promotor
IX)
abcd-
En procariontes, distintos polipéptidos pueden ser sintetizados a partir del mismo
ARNm. Esto se debe a que:
los ARNm son policistrónicos
se presentan distintos sitios de corte para el splicing
hay modificaciones post-traduccionales alternativas
existen codones stop alternativos
X)
abcd-
El exón es un fragmento del gen que:
se transcribe y luego se traduce
se transcribe pero no se traduce
no se transcribe pero se traduce
no se transcribe ni traduce
Hecho el depósito que marca la Ley 11723. Prohibida su reproducción total o parcial.
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