Guía Expresión de la información genética

Biología
GUÍA PRÁCTICA
Expresión de la información genética
Nº
Ejercicios PSU
En relación a la transcripción en organismos eucariontes, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
Programa Electivo Ciencias Básicas
1.
se lleva a cabo en el núcleo de la célula.
la ARN polimerasa II es la encargada de la síntesis de ARMm.
la ADN polimerasa se encarga de elongar la nueva cadena de ARMm.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
2.
solo I.
solo II.
solo III.
D)
E)
solo I y II.
I, II y III.
El siguiente esquema representa una hebra de ADN templado o molde:
3´ AAC GTC CGC AGC TAG 5´
La secuencia del ARN mensajero (ARNm) transcrito de esta hebra debería ser
5´ TTG CAG GCG TCG ATC 3´
5´ UUG CAG GCG TCG AUC 3´
3´ UUG CAG GCG TCG AUC 5´
5´ UUG CAG GCG UCG AUC 3´
3´ UUG CAG GCG UCG AUC 5´
GUICEL002BL11-A16V1
A)
B)
C)
D)
E)
Cpech
1
Ciencias Básicas Electivo Biología
3.
¿Qué ARNm codifica el siguiente péptido?
Met-Arg-Ser-Leu-Glu
Segunda Letra
U
U
C
A
2
Cpech
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
AUA
AUG
G
A)
B)
C)
D)
E)
UUA
UUG
GUU
GUC
GUA
GUG
Fenilalanina
C
UCU
UCC
UCA
UCG
Serina
UAA
UAG
Leucina
Leucina
Isoleucina
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
CAU
CAC
Treonina
Valina
Cisteína
Código de
parada
UGA
Código de
parada (**)
(codón stop)
UGG
Triptófano
Histidina
CGU
CGC
CGA
CGG
Tirosina
CAA
CAG
Glutamina
AAU
AAC
Asparagina
AGU
AGC
AAA
AAG
Lisina
AGA
AGG
GAU
GAC
Ácido
Aspártico
GAA
GAG
Ácido
Glutámico
Alanina
5’ AUG CGU AGC UUG GAG UGA 3’.
3’ AGU GAG GUU CGA UGC GUA 5’.
5’ AUG CGU AGC UUG GAG UGG 3’.
1’ AUG CGU AGC UUG GAG UGA 3’.
3’ AUG CGU AGC UUG GAG UGA 1’.
G
UGU
UGC
Prolina
Metionina
(Iniciación)
GCU
GCC
GCA
GCG
A
UAU
UAC
U
C
A
G
U
Arginina
C
A
G
GGU
GGC
GGA
GGG
Serina
U
C
A
Arginina
G
U
C
Glicina
A
G
Tercera Letra (extremo 3’)
Primera Letra (extremo 5’)
UUU
UUC
GUIA PRÁCTICA
4.
En el año 1993, los científicos Phillip Sharp y Richard Roberts recibieron el premio nobel de
medicina por sus descubrimientos sobre un proceso de la expresión genética denominado
“splicing alternativo”, el cual se muestra en el siguiente esquema:
Intrón
Intrón
Exón 1
Exón 2
Intrón
Exón 3
Exón 4
ADN
Transcripción
Intrón
Intrón
1
2
Intrón
3
ARNm
primario
4
Splicing
1
2
3
1
4
2
3
4
ARNm
maduro
Proteínas
El splicing alternativo consiste en la edición de una molécula, denominada ARNm primario, la cual
corresponde al producto transcripcional de un segmento de ADN llamado gen. A partir del ARNm
primario se crean diversos ARNm maduros que posteriormente podrán expresarse en proteínas.
Como se observa en el esquema, esta edición corresponde al “corte” de intrones (secuencias de
ADN que no se expresan para una proteína) y “empalme” de exones (secuencias de ADN que se
expresan para una proteína). Este mecanismo ha sido descrito en células eucariontes como las
nuestras y en virus.
En la actualidad, gracias al proyecto genoma humano, se sabe que en nuestro organismo hay
alrededor de 25 mil genes, sin embargo, el número de proteínas que tenemos supera las 100 mil.
A partir de la información entregada, ¿cómo contribuye el modelo de splicing alternativo a entender
los datos entregados por el proyecto genoma humano?
A)
B)
C)
D)
E)
El splicing alternativo consiste en la remoción de intrones y empalme de exones, lo que
explica que a partir de un gen se fabrique una proteína activa.
Este modelo explica cómo a partir de un segmento de ADN se lleva a cabo la transcripción
y splicing, procesos fundamentales en la formación de proteínas.
Los datos entregados por el proyecto genoma humano se obtuvieron a partir de los trabajos
realizados por Sharp y Roberts sobre el modelo de splicing alternativo.
Este modelo explica la formación de más de una proteína a partir de un gen, gracias a las
diversas opciones de empalme de exones que se pueden dar en el proceso.
Este modelo saca a la luz que, a partir de un gen, podemos obtener cuatro tipos de exones,
cada uno de los cuales dará origen a una proteína.
Cpech
3
Ciencias Básicas Electivo Biología
5.
¿Qué función cumple el ARN de transferencia (ARNt) en el marco de la síntesis de proteínas?
A)
B)
C)
D)
E)
6.
7.
Contiene una secuencia de nucleótidos que especifica una proteína.
Interpreta una secuencia de tres nucleótidos para incorporar el aminoácido correspondiente.
Establece la base física sobre la cual se realiza la síntesis de proteínas.
Representa un molde de lectura para formar una hebra de nucleótidos complementarios.
Forma una secuencia que reconoce los aminoácidos presentes en el citoplasma.
En relación con la síntesis de proteínas, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
los aminoácidos, antes de unirse entre ellos, se deben acoplar al ARNt.
los ARNm deben poseer siempre codones sin sentido.
las subunidades del ribosoma están unidas permanentemente.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo I y II
D)
E)
Solo II y III
I, II y III
El esquema representa parte del proceso de traducción de proteínas:
Ribosoma
ARNm
P
P
A
A U G CCGUAUGCU
UAC
A
A U G CCGUAUGCU
UACGGC
ARNm
Met
Pro
G
Pro
Met
G
Péptido
C
ARNt
Al respecto, es correcto inferir que
I)
II)
III)
la secuencia del ARNt del tercer y cuarto codón corresponde a AUA-CGA.
el triplete AUG es el codón de inicio de la síntesis de proteínas.
corresponde a la etapa de elongación de la síntesis de proteínas.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
4
Cpech
solo I.
solo II.
solo III.
D)
E)
solo II y III.
I, II y III.
GUIA PRÁCTICA
9.
Los antibióticos inhiben la traducción en las bacterias, causándoles la muerte. ¿Cuál(es) de los
siguientes procesos explica(n) el efecto letal de los antibióticos?
I)
II)
III)
Se detiene la producción de proteínas.
No se sintetizan proteínas para la reparación de membrana celular.
Se detienen las vías metabólicas por falta de enzimas.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo I y II
D)
E)
Solo II y III
I, II y III
En el esquema se representa una secuencia de ADN y el código genético:
ADN templado
3´ TAC CCG ACG ATC GAC 5´
ADN complementario
5´ ATG GGC TGC TAG CTG 3´
Segunda Letra
U
U
C
A
UUU
UUC
Fenilalanina
UUA
UUG
Leucina
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
AUA
AUG
G
GUU
GUC
GUA
GUG
Leucina
Isoleucina
C
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
Serina
UAA
UAG
CAU
CAC
Treonina
GCU
GCC
GCA
GCG
G
UGU
UGC
Cisteína
Código de
parada
UGA
Código de
parada (**)
(codón stop)
UGG
Triptófano
Histidina
CGU
CGC
CGA
CGG
Tirosina
Prolina
Metionina
(Iniciación)
Valina
A
UAU
UAC
CAA
CAG
Glutamina
AAU
AAC
Asparagina
AGU
AGC
AAA
AAG
Lisina
AGA
AGG
GAU
GAC
Ácido
Aspártico
GAA
GAG
Ácido
Glutámico
Alanina
U
C
A
G
U
Arginina
C
A
G
GGU
GGC
GGA
GGG
Serina
U
C
A
Arginina
G
U
Tercera Letra (extremo 3’)
Primera Letra (extremo 5’)
8.
C
Glicina
A
G
A partir de la información entregada, se puede deducir correctamente que
I)
II)
III)
la secuencia peptídica es Tyr-Pro-Thr-Ile-Asp.
los anticodones corresponden a UAC-CCG-ACG-AUC-GAC.
el ARNm corresponde a la secuencia 5´ AUG GGC UGC UAG CUG 3´.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
solo I.
solo I y II.
solo I y III.
D)
E)
solo II y III.
I, II y III.
Cpech
5
Ciencias Básicas Electivo Biología
10.
La anemia falciforme, se produce por una alteración del material genético, que tiene como
consecuencia un cambio en
I)
II)
III)
una base nitrogenada en el proceso de transcripción.
una base nitrogenada en el proceso de traducción.
la especificidad del ARNt cuando se une a un aminoácido.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
solo I.
solo II.
solo III.
D)
E)
solo I y II.
solo II y III.
Tabla de corrección
Ítem
6
Cpech
Alternativa
Habilidad
1
Reconocimiento
2
Aplicación
3
Aplicación
4
ASE
5
Reconocimiento
6
Reconocimiento
7
ASE
8
Comprensión
9
ASE
10
Comprensión
GUIA PRÁCTICA
Resumen de contenidos
1.
Expresión de la información génica
La expresión génica es el proceso por el cual la información que está almacenada en el ADN se utiliza
para sintetizar proteínas, a través de la transcripción y traducción.
El siguiente esquema es el dogma central de la biología molecular, en donde se grafican los procesos
de la expresión génica.
Transcripción
Replicación
DNA
Traducción
RNA
Proteínas
Transcripción
inversa
Figura 1. Dogma central de la biología molecular
2.
ARN
El ARN es una biomolécula conformada por una cadena simple de nucleótidos, donde cada nucleótido
del ARN presenta una ribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada (Adenina, Citosina, Guanina o
Uracilo). La función del ARN es participar en la expresión de la información genética contenida en el
ADN. Hay tres tipos de ARN: el ARNm (mensajero), el ARNt (de transferencia) y el ARNr (ribosomal).
2.1 Tipos de ARN y sus características
ARNm
ARNt
ARNr
Características
Presenta una cadena lineal de
nucleótidos. Cada tres nucleótidos
(codón) corresponde un aminoácido.
Así, la secuencia de aminoácidos de
la proteína está configurada a partir
de la secuencia de los nucleótidos del
ARNm.
Presenta forma plegada, muy similar
a una hoja de trébol. En uno de sus
extremos presenta un triplete de
nucleótidos complementarios al codón
conocido como anticodón.
Función
Llena la información genética necesaria
para la síntesis de una proteína hasta el sitio
de síntesis en el citoplasma (ribosoma).
La función del ARNt consiste en llevar un
aminoácido específico al ribosoma. En él
se une a la secuencia complementaria del
ARNm, mediante el anticodón. A la vez,
transfiere el aminoácido correspondiente a
la cadena peptídica que está formándose en
el ribosoma.
Presenta una cadena de nucleótidos El ARN ribosomal, unido a proteínas de
lineal.
carácter básico, forma los ribosomas.
Los ribosomas son las estructuras donde
se ensamblan aminoácidos para formar
proteínas, a partir de la información que
transmite el ARN mensajero.
Cpech
7
Ciencias Básicas Electivo Biología
Extremo 5´
Extremo 5´
Extremo 3´
Punto de fijación
del aminoácido
Ribosoma eucarionte
Subunidad de 60s
Subunidad de 40s
Extremo 3´
Anticodón
ARN mensajero
ARN de transferencia
ARN ribosómico
Figura 2. Tipos de ARN
Un codón es un triplete de nucleótidos que codifica un aminoácido.
Hay 64 codones diferentes por combinación de los 4 nucleótidos en cada una de las 3 posiciones del
triplete (43 = 64), pero solo 61 codifican aminoácidos. Los 3 restantes son codones de término de la
traducción, conocidos como codones de parada o codones stop: UAA, UAG y UGA. Hay un codón de
inicio de la traducción, el AUG, que codifica el aminoácido metionina.
Estos codones se encuentran codificados en el llamado código genético, que sería como un diccionario
en que se leen los aminoácidos.
3. Código Genético
3.1 Características del código
8
a)
Es degenerado: 61 de 64 codones especifican algún aminoácido en particular, pero hay solo
20 aminoácidos. De esta forma, para la mayoría de los aminoácidos hay más de un triplete (o
codón). Los codones que especifican el mismo aminoácido son llamados sinónimos. La mayoría
de los sinónimos difieren solamente en la última base del triplete; esto presenta una ventaja,
debido a que la mayoría de las mutaciones conducen a la formación de tripletes sinónimos no
provocando un cambio en la secuencia peptídica.
b)
Es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La
principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial.
Cpech
GUIA PRÁCTICA
4. Transcripción del ADN al ARN
El proceso de transcripción es la copia de un gen del ADN en una molécula de ARN. Para ello, se
abre la doble hélice de ADN y de la hebra templada o molde se transcribe el mensaje de las bases
nitrogenadas. La enzima de síntesis es la ARN polimerasa.
Cadena no molde
ARN Polimerasa
Ribonucleótido
5´
A
5´
A
T
3´
A
G C
T
T
C
T
T
A
G
ARN
C
A U
T
C
T
C
U U
G
A
T
G G
C G
5´
A
G C
U
U
A
A
T
G C U
C G A
T
A
A
A G C
A
G
T
A
C
T
T
3´
G
U C
G
A
Cadena molde
Dirección de la transcripción
Figura 3. Transcripción
5. Síntesis de proteínas
El proceso de síntesis de las
proteínas es llevado a cabo en
el citoplasma; para ello, el ARN
mensajero sale del núcleo y se
adosa a una de las subunidades
ribosomales (menor), y luego se
suma la otra (mayor), quedando el
ARNm entre las dos subunidades
para dar inicio a la traducción de los
correspondientes aminoácidos.
Subunidad grande
Ribosoma
RNA mensajero
Cadena polipeptídica
Subunidad pequeña
El proceso de traducción se resume
en los siguientes pasos:
Figura 4. Traducción
1.
2.
3.
El ribosoma se une a un extremo del ARNm una vez que este ha salido del núcleo.
Las moléculas de ARNt que están en el citoplasma se cargan con los aminoácidos y se mueven
hacia el punto donde el ARNm está unido al ribosoma.
Una molécula de ARNt, con el anticodón correcto, se enlaza con el codón complementario del
ARNm.
Cpech
9
Ciencias Básicas Electivo Biología
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
A medida que el ribosoma se mueve a lo largo del ARNm, el siguiente codón hace contacto con
el ribosoma.
El siguiente ARNt se mueve a su posición con su aminoácido.
Los aminoácidos adyacentes se enlazan por medio de un enlace peptídico.
Se desprende la primera molécula de ARNt. El siguiente codón se mueve a su posición y el
siguiente aminoácido se coloca en su posición.
Los pasos 3 al 5 se repiten hasta que se ha traducido el mensaje completo. De esta manera se
forma una cadena de aminoácidos.
Cuando se lee un codón de término se termina la traducción, desprendiéndose el ARNm del
ribosoma y también la cadena polipeptídica formada.
Cpech
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11
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