Seminario 2 Completo - FGFCHGVJ PDF

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SEMINARIO 2: NÚCLEO, RIBOSOMAS Y MECANISMOS GENÉTICOS 1.- Términos para aprender: Envuelta nuclear, membrana nuclear externa, membrana nuclear interna, espacio perinuclear, lámina nuclear (malla de filamentos laminares que proporciona un soporte estructural al núcleo), laminas (proteína de los filamentos intermedios que forman la lámina nuclear), complejo de poro nuclear (estructura que forma un canal de transporte a través de la envuelta nuclear), señal de localización nuclear (secuencia de aminoácidos que marca las proteínas para transportarlas desde el citoplasma al núcleo), señal de exportación nuclear (secuencia de aminoácidos que marca las proteínas para transportarlas del núcleo al citosol), ADN, antiparalelo, complementario, doble hélice, histona (proteína implicada en el empaquetamiento del ADN en la fibra de cromatina), histona H1 (uno de los cinco tipos de histonas eucariotas, se une al ADN cuando entra en una partícula central del nucleosoma), gen, genoma, molde, par de bases, cariotipo(Conjunto de los cromosomas de una célula, de un individuo o de una especie), centrómero, cinetocoro(estructura proteica situada sobre los cromosomas superiores. Sobre esta estructura se anclan los microtúbulos (MT) del huso mitótico durante los procesos de división celular), cromatina, cromosoma, cromosoma homólogo, exón, intrón, telómero, nucleosoma (unidad básica estructural de la cromatina, consiste en ADN enrollado alrededor de un núcleo de histona), cromosoma mitótico, célula germinal (precursora de los gametos), célula somática, tasa de mutación (frecuencia en que se producen mutaciones en un gen en cada generación), abrazadera deslizante (fija la ADN polimerasa a la cadena molde durante la replicación), cadena conductora (de crecimiento continuo durante la replicación), cadena retrasada (se forma a partir de fragmentos de Okazaki durante la replicación), cebador, ADN helicasa (desenrolla ADN parental), ADN ligasa (une los fragmentos de Okazaki), ADN primasa (sintetiza cebador), ADN toposisomerasa (catalizan rotura reversible y unión de las hebras), proteína de unión a ADN de cadena sencilla (estabiliza el ADN desenrollado uniéndose a las regiones de hebra sencilla), origen de replicación, telomerasa (sintetiza telómeros), promotor (secuencia de ADN donde se une la ARN polimerasa para empezar la transcripción), ARN polimerasas, ARN nuclear pequeño (ARN nuclear de 50 a 200 bases de tamaño), ARN nucleolar pequeño (ARN pequeño presente en el nucléolo que funciona en el procesamiento de pre-ARNr), ARNm, cuerpos que realizan el corte y empalme (espliceosoma) (complejo grande de ARNsn y proteínas que catalizan el splicing de pre-ARNm), corte y empalme alternativo (unión exones, eliminación intrones), gen de ARNr (compone ribosomas), organizador nucleolar (región donde se localizan los genes que codifican para el ARN ribosómico), ARNt, ribozima (ARN con actividad catalítica), aminoacilARNt sintetasa (enzima que une un aminoácido específico con la molécula de ARNt que porta la secuencia correcta anticodón), anticodón (triplete bases ARNt), código genético (correspondencia tripletes de nucleótidos y aminoácidos), codón (triplete bases ARNm), factor de iniciación eucariota (proteína que funciona en la fase de iniciación de la traducción), ARNt iniciador (porta metionina, aminoácido que se corresponde con el codón de inicio), pauta de lectura, factores de elongación (proteína implicada en la fase de elongación de la traducción o transcripción), factor de terminación (proteína que detiene la acción de la ARN polimerasa en la transcripción), unidad Svedberg (unidad de medida específica para ultracentrifugación, que mide el coeficiente de sedimentación en tiempo, siendo equilavente a 10-13 segundos), polirribosoma (polisoma) (serie de ribosomas que traducen un ARN mensajero) 2.- ¿Qué ventajas les proporciona a las células eucariotas la existencia de la envuelta nuclear?

La membrana nuclear: -

proporciona armazón estructural al núcleo separa el contenido del núcleo del citoplasma, actuando como una barrera selectiva. Así, mantiene la independencia del metabolismo y composición de ambos compartimentos, y regula la expresión génica, al controlar el paso de ARN y proteínas.

3.- ¿Cuáles son los componentes del complejo de poro? Haga un esquema mostrando su disposición.

4.- ¿Cuáles son las dos tipos de transporte mediados por el complejo de poro nuclear? ¿En base a qué se establece esta clasificación? ¿Por dónde se realiza cada uno de estos transportes? - Difusión libre pasiva: las moléculas de masa molecular inferior a 40kd difunden libremente en ambas direcciones, a través de los canales abiertos en el poro. - Paso selectivo: las moléculas que superan esa masa molecular también pasan por el complejo del poro, pero deben seguir un mecanismo selectivo. 5.- ¿Qué tipos de componentes entran o salen del núcleo a través del poro nuclear? Entrada y salida: proteínas (histonas, ADN polimerasas, ARN polimerasas, factores de transcripción, factores de splicing…) Sólo salida: distintos tipos de ARN 6.- ¿De dónde procede la energía en el transporte activo a través del complejo de poro nuclear? Las importinas se asocian con las proteínas Ran, de unión a GTP, en la cara nuclear de la membrana. Una vez liberada la molécula en el interior del núcleo, el complejo importinaRan/GTP, se exporta al citoplasma. Allí, el GTP se hidroliza a GDP, de forma que la importina es liberada. La Ran(GDP vuelve al núcleo, donde la enzima Ran GEF estimula el cambio de GDP unido a Ran por GTP, con lo que se mantiene una alta concentración de Ran/GTP dentro del núcleo.

7.- ¿Cómo puede la importación nuclear regular la transcripción de un gen? Porque, aunque los ARN se exportan y no se importan, entre las proteínas que se importan se encuentran algunas como las histonas, las ADN polimerasas, las ARN polimerasas y factores de transcripción y splicing, que influyen en los procesos de transcripción que se producen dentro del núcleo. 8.- Explique los distintos grados de compactación del ADN hasta llegar al cromosoma mitótico. 1. Cromatina: ADN eucariota asociado a las histonas. La unidad básica es el nucleosoma, que contiene las partículas centrales del cromosoma, cuentas que forman la estructura de “collar de perlas”. El ADN envuelto alrededor del centro de histonas y sujeto a una histona H1 forma el cromatosoma. -

Eucromatina: cromatina relativamente sin condensar y distribuida por todo el núcleo. Interfase: los genes se transcriben y el ADN se replica. Heterocromatina: estado condensado, transcripcionalmente inactiva.

2. Cromosomas condensados: cuando la célula entra en mitosis. La cromatina de los núcleos está organizada en lazos que se repliegan sobre si mismos, formando los cromosomas en metafase. No hay transcripción. 9.- Explique cómo las proteínas que se unen al ADN pueden tomar contacto con una secuencia específica de la doble cadena sin romper los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las bases. Las proteínas pueden interaccionar con la cara externa de las bases nitrogenadas que quedan expuestas en ambas hebras del ADN, sin necesidad de intervenir en los enlaces de hidrógeno. (Surcos mayores) 10.- Indique todas las enzimas que intervienen en la replicación del ADN y diga cuál es la función de cada una de ellas. -

Helicasa: desenrollamiento del ADN parental ADN primasa: sintetiza el cebador ADN ligasa: une los fragmentos de Okazaki ARNasa H: elimina los cebadores Topoisomerasas: catalizan la rotura reversible y la unión de las hebras. ADN polimerasas: sintetizan en dirección5’-3’, y solo a partir de un cebador. o α: colabora con la ARN primasa o β: alarga la cadena retrasada, remplaza los cebadores o ε: alarga la cadena conductora

11.- Cuál es la función de la actividad exonucleasa 3´a 5´de las ADN polimerasas replicativas. La exonucleasa es capaz de hidrolizar el ARN en sentido 3’-5’, para que así pueda ser sustituido por ADN. Esto es útil durante la replicación, de forma que la hebra discontinua que se forma por medio de los fragmentos de Okazaki pueda dar lugar a una hebra tardía constituida completamente por ADN. 12. - Una célula tiene una mutación en un gen que codifica una de las proteínas que intervienen en la replicación del ADN. Para determinar que gen está mutado estás

estudiando los productos de la duplicación del ADN en esa célula. ¿Qué deberías encontrar si la mutación es en la: A.- ADN polimerasa: no se sintetizaría la hebra continua ni la hebra retardada de ADN B.- ADN ligasa: encontraríamos la hebra de forma discontinua, ya que no se podrían unir los fragmentos de Okazaki C.- Proteína deslizante de carga (PCNA): la ADN polimerasa no se podría fijar al molde y la síntesis de ADN se interrumpiría D.- Nucleasa que elimina los ARN cebadores: encontraríamos fragmentos de ARN en la nueva molécula de ADN E.- ADN helicasa: encontraríamos el ADN parental sin replicar, ya que no se habría podido desenrollar y, por tanto, la replicación sería imposible F.- Primasa: la replicación no habría podido iniciarse, ya que la primasa es necesaria para sintetizar los fragmentos iniciadores de ARN que sirven como cebadores para la ADN polimerasa 13. - ¿Por qué la síntesis del ADN se inicia por la ARN primasa en lugar de por una ADN polimerasa? Porque la ADN polimerasa es incapaz de iniciar una síntesis de ADN de novo, por lo que necesita que una ARN primasa, que sí puede iniciar la síntesis de novo, sintetice un fragmento corto de ARN que sirve como iniciador, a partir del cual la ADN polimerasa puede empezar a sintetizar ADN. 14.- Las células eucariotas requieren la telomerasa para replicar por completo su genoma, mientras que las células procariotas no. ¿A qué se debe esta diferencia? La telomerasa es una enzima transcriptasa inversa que es capaz de catalizar la síntesis de los telómeros en ausencia de una hebra molde de ADN. Pero esto solo ocurre en los cromosomas lineales, donde las secuencias finales 5’ de la cadena no pueden ser sintetizados por las ADN polimerasas durante la replicación, ya que estas solo extienden cebadores en sentido 5’-3’. Así, las telomerasas serán capaces de sintetizar estas secuencias, que son los telómeros. Este problema no surge en los cromosomas circulares, ya que no tienen extremos terminales. Por eso, las células procariotas, que en general tienen un cromosoma de este tipo, no necesitarán la telomerasa. 15.- ¿Qué consecuencias tienen los fallos en la reparación del ADN para una célula? Y si está célula se divide ¿Qué consecuencias tienen para sus células hijas? Si se producen fallos en la reparación del ADN de una célula, se mantendrán daños causados por mutaciones o por la exposición a agentes químicos o radiación. Estos pueden bloquear la replicación o la transcripción, dando lugar a una alta frecuencia de mutaciones-consecuencias, que podrían hacer imposible la reproducción o supervivencia de la célula. Para sus células hijas tienen consecuencias similares, ya que al afectar al genoma de la célula, se transmitirán a la descendencia. 16.- La secuencia de nucleótidos de una cadena de ADN de la doble hélice es: 5'GGATTTTTGTCCACATCA-3´ ¿Cuál es la secuencia de la cadena complementaria?

3’-CCTAAAAACAGGTGTGT-5’ 17.- Diferencias entre el ARN y el ADN. ADN: ácido desoxirribonucleico, material genético, se encuentra en el núcleo, contiene timina. ARN: ácido ribonucleico, distintas actividades celulares, se encuentra en el citoplasma, contiene uracilo. 18.- Diferencias funcionales entre factores generales de transcripción y factores reguladores de transcripción (factores de transcripción en sentido estricto). Mientras que los factores de transcripción generales son parte de la maquinaria transcripcional básica, al estar implicados en la transcripción de todos los promotores de la polimerasa II, los factores reguladores regulan la expresión génica, al unirse a secuencias de ADN que controlan la expresión de genes individuales. 19.- Cuál es la función de las ribonucleoproteínas nucleolares pequeñas. Las RNPsn sin un complejo de entre 6 y 10 moléculas proteínicas, que tienen un papel central en el proceso de splicing (corte y empalme, maduración del ARNm) 20.- La secuencia de nucleótidos de una cadena de ADN de la doble hélice es: 5'GGATTTTTGTCCACATCA-3´. ¿Cuál es la secuencia resultado de su transcripción? 3’-CCUAAAAACAGGUGUAGU-5’ 21.- ¿Cuáles son las funciones de los factores generales de transcripción en la transcripción mediada por la RNA polimerasa II, y por qué se denominan "generales"? Los factores de transcripción generales son parte de la maquinaria transcripcional básica, al estar implicados en la transcripción de todos los promotores de la polimerasa II. 22.- ¿Qué significa ARNm “listo para la exportación” y qué distingue un ARNm listo para la exportación de un fragmento de intrón escindido que tiene que ser degradado? Un ARNm listo para la exportación es aquel que ha pasado de forma correcta el proceso de transcripción y que ha sufrido una maduración, en la que se le han añadido ciertas proteínas como los cap de 7-metilguanosina y colas de poli-A, además de haberse extraído los intrones mediante el proceso de corte y empalme. Así, está preparado para ser exportado al citoplasma, como portador de la información genética que permitirá seguir con el flujo de información genética. Sin embargo, un intrón es una secuencia no codificante que debe ser eliminada antes de finalizar la transcripción, ya que no contiene información útil para la traducción. 23.-Dibuje el esquema del ácido ribonucleico de transferencia e indica cuáles son sus regiones de interacción con el ARNm y con el aminoácido.

24.- ¿Qué sucedería si un cromosoma pierde: A.- Los orígenes de replicación: no se podría iniciar la replicación. B.- El centrómero: las cromátidas hermanas del cromosoma se separarían, y además el huso mitótico no se podría asociar con el cromosoma. C.- Los telómeros?: se perdería información genética de los extremos del cromosoma. 25.- Cuál es la función de: A.- Lámina nuclear: formación de la cromatina, replicación del ADN, diferenciación celular y regulación del ciclo de la célula B.- Ran: reguladora del movimiento de macromoléculas a través del poro nuclear C.- Histonas: interviene en el empaquetamiento del ADN para formar la fibra de cromatina D.- Centrómero: mantiene unidas las cromátidas hermanas E.- Cinetocoro: permite la unión de las fibras del huso mitótico al cromosoma F.- La actividad exonucleasa 3´a 5´de las ADN polimerasas replicativas: es capaz de hidrolizar el ARN en sentido 3’-5’, para que así pueda ser sustituido por ADN durante la replicación G.- ARNm: transporta la información genética del núcleo al citoplasma, donde tiene lugar la traducción H.- ARNt: transporta los aminoácidos específicos desde el citoplasma a los ribosomas, donde se unen para formar proteínas I.- Los factores generales de la transcripción en la transcripción mediada por la RNA polimerasa II, y ¿por qué se denominan "generales"? son parte de la maquinaria transcripcional básica, al estar implicados en la transcripción de todos los promotores de la polimerasa II. 26.- Compare los términos: A.- Nucleosoma, partícula central del nucleosoma y cromatosoma: los tres son componentes de la cromatina. La partícula central incluye el octámero de histonas y la hebra de ADN que lo

rodea. El nucleosoma incluye el ADN de enlace entre una partícula central y la siguiente. El cromatosoma incluye también la histona H1. B.- Cromatina y cromosomas: los cromosomas se forman a partir de un replegamiento de la cromatina, cuando la célula se encuentra en mitosis. C.- Eucromatina y heterocromatina: la eucromatina es cromatina relativamente sin condensar y distribuida por todo el núcleo, que se encuentra en la interfase: los genes se transcriben y el ADN se replica. La heterocromatina se encuentra en estado condensado, transcripcionalmente inactiva. D.- Ribosoma y “espliceosoma”: ambos están formados por ARN pero, mientras que el espliceosoma tiene como función la maduración del ARNm mediante el proceso de splicing, los ribosomas son el lugar para la síntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ARNm. 27. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? Fundamente las respuestas: A.- Las mujeres tienen 23 cromosomas distintos, mientras que los hombres tienen 24. VERDADERO (Mujeres XX, Hombres XY) B.- Se cree que la mayoría del ADN humano es basura, sin importancia. FALSO (ADN no codificante también es importante para los procesos celulares) C.- Todas las proteínas citosólicas tienen señales de exportación nuclear que les permiten ser eliminadas del núcleo cuando éste se forma de nuevo después de la división. FALSO (Las proteínas se sintetizan a continuación en los ribosomas, a partir de la información genética de las células hijas) D.- Cambios en las colas de las histonas permite que el empaquetamiento de los nucleosomas cambie lo que normalmente afecta la expresión génica. VERDADERO (Puede hacer, por ejemplo, que un fragmento no se pueda transcribir) E.- Tanto el ADN de las células germinales como el de las células somáticas son esenciales para la supervivencia de las especies. VERDADERO (Ambas son portadoras de información genética) F.- Las células humanas no contienen ninguna molécula de ADN circular. FALSO (Mitocondrias) G.- Tanto el ADN de las células germinales como el de las células somáticas son esenciales para la supervivencia de las especies. VERDADERO (Ambas son portadoras de información genética) H.- Cuando se leen en el mismo sentido (de 5´a 3´), la secuencia de nucleótidos en una cadena recién sintetizada de ADN es la misma que en la cadena original utilizada como patrón de síntesis. FALSO (La recién sintetizada es complementaria al molde) I.- Cada vez que se replica el genoma, la mitad del ADN sintetizado se hace a partir de la unión de fragmentos de Okazaki. VERDADERO (La mitad de cada hebra nueva es de crecimiento discontinuo, es decir, necesita fragmentos de Okazaki) J.- En E. coli , en la que la horquilla de replicación viaja a una velocidad de 500 pares de nucleótidos por segundo, el ADN situado por delante de la horquilla tiene que rotar aproximadamente a una velocidad de 3000 revoluciones por minuto. FALSO (Tiene que dar una vuelta por cada 5 pares de bases, entonces si viaja a 500 pares por segundo= 30.000 pares por minuto, el ADN tendrá que rotar a 6000 revoluciones por minuto)

K.- Las diferentes regiones del genoma de células de mamífero se replican a la vez. VERDADERO (Se forman miles de orígenes de replicación) L.- Si se elimina un origen de replicación en un cromosoma eucariota se acabará perdiendo el ADN a ambos lados porque no se puede replicar. FALSO (Hay varios orígenes de replicación, si se elimina uno se puede iniciar la replicación en otro. M.- La región del ADN que se replica como una unidad se denomina horquilla de replicación VERDADERO N.- Las consecuencias de los errores en la transcripción son menores que las de los errores en la replicación. FALSO (En la replicación, la ADN polimerasa va verificando y corrigiendo cada nucleótido) O.- La RNA polimerasa II genera el final de un transcrito de pre-ARNm cuando cesa la transcripción y libera el transcrito; una cola de poli -A es entonces rápidamente añadida al extremo 3' libre. VERDADERO P.- Dado que dos cadenas de ADN son complementarias, el ARNm de un determinado gen puede sintetizarse utilizando cada una de las cadenas como molde. VERDADERO Q.- En eucariotas cada gen codifica una proteína. FALSO (Codifica un caracter, que puede implicar varias proteínas) R.- Los ARNr y ARNt tienen bases modificadas. S.- El ARNr 45s es el precursor de los ARNr 25s, 18s y 5s. FALSO (El ARN 45s es precursor de los ARNr 28s, 18s y 5’8s) T.- Los ARNr y ARNt tienen bases modificadas. FALSO(Tienen las bases Adenina, Citosina, Guanina y Uracilo) U.- El balanceo del apareamiento de bases implica que una única clase de ARNt puede reconocer codones con una primera posición variable. FALSO (Puede reconocer codones con una última posición variable) V.- Todos los componentes de las subunidades ribosómicas son sintetizados y ensamblados en el nucléolo. VERDADERO X.- Los ribosomas son orgánulos citoplasmáticos que están encapsulados por una sola membrana y las subunidades mayor y menor de ...