Soluciones de Algunos Ejercicios Genética Molecular PDF

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Genética molecular ejercicios Ebau Andalucía y Murcia con soluciones...

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a) Los dos procesos que permiten la expresión de la información genética son: -Transcripción: síntesis de una cadena de cualquier tipo de ARN a partir del ADN. -Traducción: síntesis de una secuencia de aminoácidos (polipéptido) con la información dirigida y proporcionada por la secuencia de bases de una molécula de ARNm. b) La transcripción se lleva a cabo en el núcleo en eucariotas y en el citoplasma de procariotas. La traducción se lleva a cabo en ambos en los ribosomas, en procariotas se lleva a cabo en el citoplasma y el citosol y RER en eucariotas.

a) Las mutaciones génicas son aquellas que afectan a nucleótidos aislados, bien por un cambio de base por otra (sustitución de bases), bien por la adición o eliminación de una base (cambios en las pautas de lectura). Esta se puede transmitir, por herencia, a todos los descendientes, en el caso de afectar a las células germinales. En el caso que sea células somáticas, solo se podrán transmitir en el caso que las células se originen a partir de una célula origen por mitosis. Por tanto, las consecuencias de las mutaciones pueden ser beneficiosa, perjudicial o simplemente ser neutra. b) Se ha producido un cambio de bases, una base púrica (adenina) por otra base púrica (guanina). Por lo que se ha producido una mutación génica, es decir, una mutación que ha afectado a nucleótidos aislados. Una enzima que puede participar en la corrección del error es la ADN-polimerasa, puesto que esta tiene una función exonucleasa o correcto de errores, reduciendo el número de equivocaciones.

a) 3’-TAAGAACCGTAAGCG-5’ b) 5’-AUG UUC AAA CCA AUG AAC-3’ c) Met-Phe-Lys-Pro-Met-Asn

a) En la traducción del mensaje genético interviene todos los tipos de ARN: ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN transferente. b) -El ARN mensajero es el que contiene y transporta el mensaje genético proporcionando la secuencia de bases que debe ser traducida a secuencia de aminoácidos en la síntesis de proteínas. -El ARN ribosómico se encuentra asociado a proteínas formando la estructura de los ribosomas. -El ARN transferente interviene en la traducción transportando los aminoácidos al ribosoma de forma específica para la síntesis de proteínas en función de su anticodón.

a) Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN de una célula que puede ser transmitidas o no a la descendencia, según al tipo celular que afecte (células germinales o somáticas). b) Un agente mutagénica es el causante de las mutaciones inducidas que alteran o dañan el ADN, aumentando la tasa de mutación espontánea de una especie. Pueden ser físicos, como los rayos ultravioleta, químicos, como los análogos de bases (el 5-bromouracilo) o biológicos, como el virus de la hepatitis B humana.

a) Agente (físico, químico o biológico) que desencadena una mutación inducida, esto es, agente que puede afectar a la estructura del ADN. b) Mutación en sentido estricto. Alteración en la secuencia de nucleótidos de un gen determinado / Alteración en la secuencia del ADN que afecta, por lo general, a un único par de bases, o a unas pocas, y se pueden transmitir, por herencia, a todos los descendientes, en el caso de afectar a las células germinales. c) Mutación que afecta al número y la disposición de las secuencias génicas normales de un cromosoma (pero no a la secuencia de nucleótidos de un gen). d) Mutación que altera, aumentando o disminuyendo, el número de cromosomas característico de la especie.

a) 5’-UAU AUA CAA UUU-3’ → La polaridad significa el sentido de la cadena de ADN o ARNm , es decir si es 5’→3’ o 3’→5’. b) Podría dar a 4 aminoácidos, puesto que hay 4 parejas de tripletes de ARN mensajero.

a) Se trata de la transcripción, que se produce en el núcleo de células eucariotas y citoplasma de células procariotas. La molécula que origina este proceso es el ARN mensajero, todas las moléculas obtenidas por este proceso tienen el sentido 5’→3’, puesto que la ARN polimerasa (principal enzima que actúa en este proceso), añade ribonucleótidos trifosfato en el sentido 5’→3’.

El código genético es el sistema que establece una relación de correspondencia entre los tripletes de ARN mensajero y la secuencia de aminoácidos que codifica para formar las proteínas. El código genético es degenerado, es decir, hay más codones que aminoácidos, por lo que varios codones codifican el mismo aminoácido; hay codones sinónimos.

1. 2. 3. 4.

Replicación del ADN Transcripción Transcripción Inversa Traducción

a) A largo plazo, las mutaciones también pueden tener efectos beneficiosos y/o importantes biológicamente en la evolución ya que son fuente de variabilidad genética al generar nuevos alelos. b) Para que se transmita a la descendencia, estas mutaciones deben afectar a las células reproductoras o germinales. c) Otros mecanismos celulares que estan implicados en la evolución son la recombinación genética, la segregación cromosómica y la selección natural (este apartado no cae en el examen)

a) A: transcripción inversa, B: traducción y C: replicación del ADN. b) El ADN o ácidos desoxirribonucleico, esta formado por una desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada (A,G,C y T). EL ARN o ácido ribonucleico, esta formada por una ribosa, una base nitrogenada (A, C,G y U) y un grupo fosfato. Mientras que la proteína, esta formada por una cadena polipeptídica formada por aminoácidos que se ensamblan a través de enlaces peptídicos (este apartado no cae en el examen) c) Este apartado no cae d) El proceso A es catalizado por la enzima transcriptasa inversa. e) El proceso A se ha descrito en organismos acelulares como los virus.

a) b) c) d) e)

El proceso representado es la transcripción. A: ARN polimerasa, B: ADN y C: ARN mensajero El número 3 señala un ribonucleótido. Se puede sintetizar el ARN ribosómico, el ARN transferente y el ARN mensajero. La transcripción se lleva a cabo a través de 4 fases: -Iniciación: De las dos cadenas de ADN, solo una de ellas se transcribirá (cadena molde de ADN), mientras que la otra no lo hará (cadena informativa o codificante). Todo comienza cuando la enzima ARN polimerasa reconoce un centro promotor que es una secuencia de bases que señala el lugar por donde tiene que empezar la transcripción y poner el primer nucleótido. -Elongación: La ARN polimerasa recorre la cadena molde de ADN en el sentido 3’→5’ , mientras que sintetiza ARN en el sentido 5’→3’. De esta forma, la ARN polimerasa selecciona el ribonucleótido trifosfato (A, G, C, y U) que es complementario a la cadena molde de ADN y lo une al siguiente nucleótido. Cuando se han unido los 30 primeros ribonucleótidos se le une en el extremo 5’ una ‘’caperuza’’, que permite la identificación del ARN en el proceso de traducción, a la vez de proteger al ARN del ataque de nucleasas y evitar su inmediata degradación en el núcleo. -Terminación: Cuando la ARN polimerasa reconoce una señal de terminación, se detiene, suelta el ADN y libera el ARN transcrito. A continuación, sobre el extremo 3’ del ARN recién sintetizado, se añade entre 150 a 200 ribonucleótidos de adenina, llamado la cola poli-A, por la acción de la enzima poli-A polimerasa, que estabiliza al ARN y regulará la traducción fuera del núcleo. -Maduración: En eucariotas, el ARN debe madurar para poder usarse. La maduración del ARN transcrito consiste en la eliminación de intrones (partes de un gen que no determina una secuencia de aminoácidos) y unión de exones (partes que si lo hacen), por un mecanismo conocido como splicing. También, se vera ayudado de unas ribonucleoproteinas pequeñas nucleares llamadas espliceosomas. EL número 1 señala la cadena codificante o informática (vieja) y el número 2 señala la cadena molde de ADN.

a) 5’- CGU AUC CCA UCA CAA ACU-3’ b) Arg-Ile-Pro-Ser-Gln-Thr c) Secuencia de ADN sin citosina: 3’-GAT AGG GTA GTG TTT GA…-5’ Secuencia de ARNm transcrito: 5’-CUA UCC CAU CAC AAA CU…-3’ Cadena polipeptídica formada: Leu-Ser-His-His-Lys…

a) Representa la traducción. b) A: ARN transferente, B: ARN mensajero, C: Polipéptido, D: Ribosoma o subunidad grande. c) Enlace peptídico d) El ARN transferente interviene en la traducción transportados los aminoácidos al ribosoma de forma específica para la síntesis de proteínas en función de su anticodón. Esta por una serie de bases, pero lo más importante es que tiene un anticodón, que es una región del ARN transferente que contiene una triplete de bases que reconoce y se une específicamente a un codón complementario de ARNm y el extremo aceptor 3’ que es una región de este ARN que se une al aminoácido correspondiente al anticodón.

a) Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN de una células que podrían heredarse a la descendencia (según la célula que afecte). b) Las mutaciones espontáneas son aquellas que se producen de forma natural como consecuencias de errores en la replicación, por lesiones al azar del ADN o elementos genético móviles y las mutaciones inducidas son la consecuencia de la exposición a los agentes mutagénicas químicos, físicos o biológicos. c) La segregación cromosómica, el reparto de cromosomas homólogos al azar en la anafase I de la meiosis I .

a) La replicación es el proceso de duplicación del ADN mediante el cual se obtiene dos copias idénticas de este. b) Núcleo, mitocondrias y cloroplastos.

c) La replicación duplica el material genético (fase S) antes de la división celular (fase M), lo que permite el reparto equitativo el reparto equitativo entre las células hijas, de ahí su relación con la mitosis. d) La replicación es semiconservativa, pues de cada molécula de ADN resultante, una de sus cadenas es del ADN antiguo y la otra es de nueva síntesis. Mientras que bidireccional significa que la replicación ocurre en dos sentidos, pues las cadenas de ADN son antiparalelas, por lo que ambas se deben de replicar.

a) La transcripción es la síntesis de cualquier tipo de ARN a partir del ADN. La traducción es la síntesis de una secuencia de aminoácidos (polipéptido) con la información proporcionada y dirigida por la secuencia de bases de una molécula de ARN mensajero. b) La transcripción se lleva a cabo a través de 4 fases: -Iniciación: De las dos cadenas de ADN, solo una de ellas se transcribirá (cadena molde de ADN), mientras que la otra no lo hará (cadena informativa o codificante). Todo comienza cuando la enzima ARN polimerasa reconoce un centro promotor que es una secuencia de bases que señala el lugar por donde tiene que empezar la transcripción y poner el primer nucleótido. -Elongación: La ARN polimerasa recorre la cadena molde de ADN en el sentido 3’→5’ , mientras que sintetiza ARN en el sentido 5’→3’. De esta forma, la ARN polimerasa selecciona el ribonucleótido trifosfato (A, G, C, y U) que es complementario a la cadena molde de ADN y lo une al siguiente nucleótido. Cuando se han unido los 30 primeros ribonucleótidos se le une en el extremo 5’ una ‘’caperuza’’, que permite la identificación del ARN en el proceso de traducción, a la vez de proteger al ARN del ataque de nucleasas y evitar su inmediata degradación en el núcleo. -Terminación: Cuando la ARN polimerasa reconoce una señal de terminación, se detiene, suelta el ADN y libera el ARN transcrito. A continuación, sobre el extremo 3’ del ARN recién sintetizado, se añade entre 150 a 200 ribonucleótidos de adenina, llamado la cola poli-A, por la acción de la enzima poli-A polimerasa, que estabiliza al ARN y regulará la traducción fuera del núcleo. -Maduración: En eucariotas, el ARN debe madurar para poder usarse. La maduración del ARN transcrito consiste en la eliminación de intrones (partes de un gen que no determina una secuencia de aminoácidos) y unión de exones (partes que si lo hacen), por un mecanismo conocido como splicing. También, se vera ayudado de unas ribonucleoproteinas pequeñas nucleares llamadas espliceosomas

Ejercicio de Razonamiento: Las células hijas tendrán ADN con una hebra sin marcar con BrDU (hebra original) y una hebra marcada con BrDU (hebra nueva), ya que cada replicación del ADN es semiconservativa.

Esto se debe principalmente a la relación que existe entre las proteínas y las moléculas de ARN m, el código genético. Como sabemos, el código genético es degenerado, por lo que varios codones codifican un mismo aminoácido y , por tanto, dos moléculas de ARNm que difieren en algunas bases pueden dar la misma proteína.

a) 1: Núcleo o envoltura nuclear. 2: Citoplasma 3: ADN 4: ARN mensajero 5: ARN transferente 6: Proteína en formación 7: Membrana plasmática A representa la transcripción, mientras que B se denomina traducción. b) La traducción se lleva a cabo en cuatro fases: *Activación de los aminoácidos: los aminoácidos se unen al ARN transferente (se activan), por la acción de la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa gastando 1 ATP, formando el complejo aminoacil-ARNt. *Iniciación: Para comenzar la síntesis proteica, el ARN mensajero se une a la subunidad pequeña del ribosoma en una lugar cerca del codón iniciador (AUG), provocando la liberación de los factores de liberación de la traducción. A su vez, el ARNt iniciador cargado con la metionina llega al sitio P del ribosoma y posteriormente, se une la subunidad grande. *Elongación: Se van añadiendo los siguiente aminoácidos. Para ello, llega un segundo aminoacil-ARNt al sitio A del ribosoma. A continuación, se forma un enlace peptídico entre el aminoácido situado en el sitio P y el nuevo aminoácido del sitio A, catalizado por la enzima peptidil-transferasa. Finalmente, se produce la translocación del ribosoma (desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm en el sentido 3’→5’). Al ser este desplazamiento de tres bases, el primer aminoacil-ARN abandona el ribosoma por el sitio E y el peptidil- ARNt pasa a ocupar el sitio P (el que dejo libre el primer aminoacil-ARNt), dejando libre el sitio A del ribosoma, por el que se podrá incorporar un nuevo aminoacil-ARNt para seguir creciendo la cadena polipeptídica.

*Terminación: Cuando el sitio A es ocupado por un codón de terminación (UAA, UGA o UAG), se une a el un factor de liberación, que provoca la liberación de la cadena polipeptídica unida al último ARN transferente y se disocia el ARNt, los factores de liberación y las subunidades del ribosoma.

La replicación del ADN no se realizaría porque la primasa (una ARN polimerasa) no podría sintetizar los cebadores necesarios para que la ADN polimerasa comenzara la síntesis. La transcripción no se realizaría porque la llevan a cabo las ARN polimerasas, las cuales se encuentran inactivas. La traducción no se realizaría porque requiere la participación de los ARNm, ARNt y ARNr que no se producirían al estar inactivas las ARN polimerasas.

a) Es posible. Los cambios producidos en el genotipo se heredan si han afectado a las células germinales (no se heredan si han afectado a las células somáticas). b) No, porque los cambios que se producen en las células somáticas no se heredan.

a) Un gen es un factor que determina una característica biológica, mientras que el genoma son el conjunto de genes contenidos de los cromosomas de las células, que corresponde a toda la información genética de un organismo o especie en particular. b) El código genético es el sistema que establece una relación de correspondencia entre los tripletes de ARN m y la secuencia de aminoácidos que codifica para formar las proteínas. c) Es Universal: todos los organismos incluidos los virus que no son seres vivos, tienen el mismo código genético, salvo rarísimas excepciones que presentan pequeñas diferencias. Es Degenerado: hay más codones que aminoácidos, por lo que varios codones codifican un mismo aminoácido, es decir, hay codones sinónimos.

a) 1: ADN, 2: ARNm y 3: Proteína. A: transcripción B: maduración del ARNm, salida del núcleo al citoplasma C: Traducción, síntesis de proteínas La traducción es la síntesis de una secuencia de aminoácidos (polipéptido) con la información proporcionada y dirigida por la secuencia de bases de la molécula de ARNm o es la síntesis de proteínas a partir del ARN. b) Los orgánulos implicados serían los ribosomas y el RE rugoso, el ribosoma parece estar unido a una doble membrana que correspondería al Retículo Endoplasmático y como tienen ribosomas, sería el rugoso. Un codón es un triplete de bases consecutivas del ARN mensajero que codifican un aminoácido. El proceso que podría darse en sentido inverso sería el A, en este caso hablaríamos de una transcripción inversa, paso de ARN a ADN, caso que solo se ha observado en algunos virus, concretamente retrovirus, virus de ARN que llevan una enzima conocida como transcriptasa inversa o retrotranscriptasa.

La transcripción es la síntesis de cualquier tipo de ARN a partir del ADN. Su importancia es ser uno de los mecanismos que permiten que se exprese el mensaje genético (También, se podría dar como válido que su importancia biológica es la síntesis de los diferentes tipos de ARNs necesarios para la síntesis de proteínas). En eucariotas sucede en el núcleo. El proceso de transcripción de procariotas es el similar al de eucariotas, que en otros ejercicios he explicado, solo habría que tener algunas acepciones: *Iniciación: En procariotas el proceso está catalizado por una sola ARN polimerasa y esta reconoce y se une al promotor directamente (cosa que en eucariotas no pasa, pues se necesita unos factores de transcripción para unirse al promotor). *Elongación: Igual en procariotas que eucariotas. *Terminación: Ocurriría lo mismo que en eucariotas, solo que al no necesitar maduración el ARN, la transcripción y traducción suceden de forma simultánea (los ribosomas se unen al ARN mensajero cuando aún se esta transcribiendo).

Habrá más tipos diferentes de ARNm porque habrá tantos como proteínas diferentes se formen en la célula, mientras que el número de ARNt será igual al de codones del código genético que codifican a los aminoácidos, número claramente inferior.

a)Falso, tiene que ocurrir el proceso de maduración para dar un ARNm madura y así salir del núcleo y dirigirse a los ribosomas del citoplasma. b) Falso, los péptidos pueden ser idénticos debido a la degeneración del código genético.

a) Se separan las dos cadenas de nucleótidos enrolladas en hélice y se usa cada cadena como molde para fabricar su complementaria (otro nueva), resultando dos hélices de ADN, cada una con dos cadenas de nucleótidos, en la que una de ellas es la del ADN antiguo y otra la de nueva síntesis. Para ello actúa la enzima helicasa que reconoce una región del ADN llamada OriC o punto de iniciación, donde empieza a romper los puentes de hidrógeno entre las bases , provocando la apertura de la doble hélice y originando una estructura llamada burbuja de replicación o horquilla de replicación, que se va extendiendo (abriendo) en los dos sentidos. Posteriormente, a la hebra molde (cadena antigua de ADN) se le van añadiendo nucleótidos para crear la hebra replicada (cadena nueva de ADN) gracias a la acción de la enzima ADN-polimerasa. Esta enzima recorre (Leer) la cadena molde de ADN en el sentido 3’→5’, por lo que la nueva hebra crece (por adicción de nucleótidos) en el sentido 5’→3’. Pero, para iniciar este proceso necesita un fragmento de diez nucleótidos de ARN, llamado cebador, que es sintetizado por la enzima primasa (ARN polimerasa). Puesto que las dos cadenas de ADN son antiparalelas, habrá variaciones en la elongación en función de la hebra de la que se trate, teniendo: -Hebra conductora, líder o adelantada, que se sintetiza de manera continua y solo necesita un ARN cebador. -Hebra Retardada o Retrasada, que se sintetiza de manera discontinua conforme se va abriendo la horquilla de replicación y requiere de muchos ARN cebadores. Se sintetizan pequeños trozos de ADN, denominados fragmentos de Okazaki. Estos fragmentos gracias a la ADN ligasa, se soldarán y se completará la síntesis de la hebra. Para finalizar, en el caso de eucariotas, hay un pequeño problema. Al ser el ADN lineal, no circular, cuando se elimina el último ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta, lo que puede suponer la pérdida de la información genética e incluso la muerte celular, pero este problema lo solven...