Sección 3. Genética

AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 14. El DNA, el código genético y su traducción

Cuestionario:

1. Distinga entre los siguientes términos: purina/pirimidina; origen de replicación/burbuja de replicación/horquilla de replicación; helicasas/topoisomerasas; RNA primasa/DNA polimerasas; cadena adelantada/cadena rezagada; cebadores de RNA/fragmentos de Okazaki/DNA ligasa
2. ¿Cuáles son los pasos por medio de los cuales Griffith demostró la existencia del factor transformador?
3. ¿Qué características de los bacteriófagos los transforman en una herramienta experimental útil?
4. Uno de los argumentos principales para sostener la hipótesis errónea de que las proteínas constituyen el material genético fue que las proteínas son heterogéneas. Explique por qué el material genético debe tener esta propiedad. ¿Qué rasgo del modelo de Watson y Crick, relativo a la estructura del DNA, es importante en este sentido?
5. Cuando la estructura del DNA se estaba dilucidando, resultó aparente que uno de los dos tipos de purina debía aparearse con un tipo de pirimidina y que el otro tipo de purina debía hacerlo con el otro tipo de pirimidina. La evidencia para este requisito provino de dos tipos de datos. ¿Cuáles eran los datos y de qué manera indicaron este requerimiento estructural?
6. Consideraciones posteriores de las estructuras de las cuatro bases nitrogenadas indicaron que la adenina sólo puede aparearse con la timina y la citosina sólo con la guanina. ¿Qué característica de la estructura de las bases impuso esta exigencia a la estructura de la molécula de DNA?
7. Suponga que se está hablando con alguien que nunca ha escuchado acerca del DNA. ¿Cómo respaldaría el argumento de que el DNA es el material genético? Haga una lista de por lo menos menos cinco puntos fuertes de su argumentación.
8. Suponga que el experimento de Meselson-Stahl se extendiera hasta llegar a la tercera generación. ¿Cuál sería la proporción entre el DNA liviano y el DNA semipesado?
9. Cuando se añade 5-bromodesoxiuridina (BrdU) al medio en el cual se cultivan las células, se la usa en lugar de la timidina (timina + desoxirribosa). Todo el DNA sintetizado después de que las células han sido colocadas en el medio contendrá BrdU. Después de que las células se hayan dividido una vez en el medio con BrdU todas las cromátidas parecen iguales, como puede verse en la fotomicrografía (a). Las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma contienen cadenas progenitoras de DNA original combinadas con cadenas nuevas de DNA sustituido con BrdU. El DNA original se tiñe de oscuro y el que incorpora BrdU se tiñe mas claro. La fotomicrografía (b) muestra el aspecto de los cromosomas después de la segunda división celular en el medio que contiene BrdU. Como se notará, una cromátida hermana es oscura y la otra es clara. ¿Esto confirma o refuta los resultados de Meselson y Stahl? Explique su respuesta.

   

10. En la burbuja de replicación diagramada, marque los extremos 5' y 3' de cada cadena de nucleótidos e identifique la cadena adelantada y la cadena rezagada. Describa qué ocurrirá luego.
11. Distinga entre los siguientes términos: mRNA/tRNA/rRNA; código/codón/anticodón; transcripción/traducción; sitio P/sitio A; iniciación/elongación/terminación.
12. Una persona heterocigótica para el alelo de anemia falciforme fabrica las moléculas de la variante de hemoglobina pero no sufre de anemia. ¿En qué aspecto esta situación se relaciona con las definiciones de "dominante" y "recesivo" dadas en el capítulo 12?
13. Defina el "dogma central" y describa su importancia en la teoría de la evolución.
14. La mayoría del DNA bacteriano codifica para mRNA. Pero el análisis del contenido de RNA de una célula muestra que, típicamente, el rRNA constituye aproximadamente el 80% del RNA celular y que el tRNA constituye la mayor parte del resto. Sólo aproximadamente el 2% es normalmente mRNA. ¿Cómo explica estos hallazgos? ¿Qué explicación funcional podría darles?
15. Aun antes de que se descifrara el código genético, se creía que éste era degenerado. Explique por qué.
16. La transcripción y la traducción en los procariotas son procesos "ligados" pero, como veremos en el capítulo 17, esto no ocurre en los eucariotas. Sobre la base de su conocimiento de la estructura celular, proponga una explicación probable.
17. En un segmento hipotético de una cadena de DNA, la secuencia de bases es (3')-AAGTTTGGTTACTTG-(5'). ¿Cuál sería la secuencia de bases en una cadena de mRNA transcripta a partir de este segmento de DNA? ¿Cuál sería la secuencia de aminoácidos codificada por el mRNA? ¿Es importante en qué punto de la cadena molde comienza la transcripción de DNA a mRNA? Explique su respuesta.
18. Suponga que usted tiene un péptido arg-lys-pro--met y usted sabe que las moléculas de tRNA usadas en su síntesis tienen los siguientes anticodones: (3')-GGU-(5') (3')-GCU-(5') (3')-UUU-(5') (3')-UAC-(5') Determine la secuencia de nucleótidos de DNA para la cadena molde del gen que codifica para este péptido.

19. La deleción o la adición de nucleótidos dentro de un gen lleva a cambios en la proteína producida. La molécula original de DNA, el mRNA transcripto de ella y el polipéptido resultante son:
    
    
    
    Eliminando el segundo par T-A se produce la siguiente molécula de DNA:
    
    
    
    ¿De qué manera se altera la secuencia de aminoácidos resultante? ¿De qué manera la adición de un par C-G a la molécula original afecta la secuencia de aminoácidos?
    
    

Respuestas:

1.Distinga entre los siguientes términos: purina/pirimidina; origen de replicación/burbuja de replicación/horquilla de replicación; helicasas/topoisomerasas; RNA primasa/DNA polimerasas; cadena adelantada/cadena rezagada; cebadores de RNA/fragmentos de Okazaki/DNA ligasa

Hay cinco bases nitrogenadas diferentes en los nucleótidos, que son los sillares de construcción de los ácidos nucleicos. Dos de ellas, la adenina y la guanina, tienen una estructura de dos anillos y se conocen como purinas. Las otras tres, citosina, timina y uracilo, tienen una estructura de anillo único y se conocen como pirimidinas. La adenina, la guanina y la citosina se encuentran tanto en el DNA como en el RNA, mientras que la timina se encuentra sólo en el DNA y el uracilo sólo en el RNA.

El proceso general de la replicación es común a las células procarióticas y eucarióticas; sin embargo, el mecanismo difiere en algunos aspectos. La iniciación de la replicación del DNA, tanto en procariotas como en eucariotas, siempre comienza en una secuencia específica de nucleótidos conocida como el origen de la replicación. Si se observa el DNA en replicación con el microscopio electrónico, la zona de síntesis aparece como un "ojo", o burbuja de replicación. En cualquier extremo de la burbuja, donde las cadenas viejas comienzan a ser separadas por la helicasa y las nuevas cadenas complementarias están siendo sintetizadas, la molécula parece formar una estructura en Y conocida como horquilla de replicación. La replicación es bidireccional y hay dos horquillas de replicación que se mueven en direcciones opuestas desde el origen.

El proceso de replicación requiere proteínas iniciadoras especiales, además de varias enzimas diferentes. Entre ellas, las helicasas rompen los puentes de hidrógeno que unen las bases complementarias y abren la hélice en el origen de la replicación. Pero, a medida que las cadenas de la hélice se separan, las porciones contiguas de la doble hélice corren el peligro de enrollarse más y más -es decir superenrollarse-. Otras enzimas, las topoisomerasas, rompen y reconectan una o ambas cadenas de la hélice, permitiendo que giren y se aliviane la tensión.

Para que ocurra la síntesis de una nueva cadena complementaria de DNA es necesaria la presencia de la cadena vieja que sirve de molde pero, además debe estar presente una secuencia de inicio para la nueva cadena. Esta secuencia de inicio es provista por un cebador o primer, formado por nucleótidos de ácido ribonucleico (RNA). En la cadena simple abierta de DNA, la síntesis del cebador de RNA es catalizada por una enzima conocida como RNA primasa. Con los cebadores de RNA colocados en el lugar correcto y apareados a la cadena complementaria, las DNA polimerasas comienzan a sintetizar nuevas cadenas complementarias de DNA a lo largo de las cadenas molde, añadiendo nucleótidos, uno por uno, a las cadenas en crecimiento.

Aunque la cadena 5' a 3' se sintetiza continuamente como una sola unidad, la cadena 3' a 5' se sintetiza de manera discontinua, como una serie de fragmentos, cada uno de los cuales es sintetizado en la dirección 5' a 3'. La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena adelantada, y la cadena que se sintetiza como una serie de fragmentos se conoce como cadena rezagada.

Para la síntesis de la cadena adelantada es necesaria la presencia de un cebador - una secuencia de inicio para la nueva cadena- en un único sitio. La cadena rezagada se sintetiza de manera discontinua, como una serie de fragmentos, los fragmentos de Okazaki, cada uno de los cuales es sintetizado en la dirección 5' a 3'. Pero, para la síntesis de los fragmentos que forman la cadena rezagada se necesitan múltiples cebadores, dispuestos a intervalos. Los fragmentos de Okazaki típicamente constan de 1.000 a 2.000 nucleótidos en procariotas y entre 100 a 200 nucleótidos en eucariotas. La DNA ligasa, conecta los sucesivos fragmentos, catalizando la reacción de condensación que une grupos fosfato y azúcar contiguos.

2.¿Cuáles son los pasos por medio de los cuales Griffith demostró la existencia del factor transformador?

Griffith estaba interesado en descubrir si las inyecciones de neumococos virulentos muertos por calor, que no causaban la enfermedad, podrían utilizarse para inmunizar contra la neumonía. Inoculó ratones, simultáneamente, con bacterias virulentas muertas por calor y bacterias no virulentas vivas; cada una de ellas por separado era inofensiva pero, al inocularlas juntas, todos los ratones murieron. Cuando Griffith efectuó las autopsias, encontró que los cuerpos tenían gran cantidad de bacterias encapsuladas vivas y, por lo tanto, virulentas (véase la fig. 14-2 del libro). "Algo" se había transferido de las bacterias muertas a las vivas que las dotaba de la capacidad para formar cápsulas de polisacáridos y causar neumonía. Este "algo" fue aislado; luego se encontró que era DNA.

3.¿Qué características de los bacteriófagos los transforman en una herramienta experimental útil?

Las características que hacen que los bacteriófagos sean herramientas experimentales útiles son: son virus poco exigentes y fáciles de mantener en el laboratorio ya que no necesitaban mucho espacio ni instrumental complejo; producen una gran cantidad de progenie en poco tiempo; tienen una forma altamente distintiva que permite identificarlos fácilmente con el microscopio electrónico.

4.Uno de los argumentos principales para sostener la hipótesis errónea de que las proteínas constituyen el material genético fue que las proteínas son heterogéneas. Explique por qué el material genético debe tener esta propiedad. ¿Qué rasgo del modelo de Watson y Crick, relativo a la estructura del DNA, es importante en este sentido?

El material genético debe ser capaz de portar gran cantidad de información necesaria para todas las actividades de los seres vivos. Según el modelo de Watson y Crick, los nucleótidos situados en cualquiera de las cadenas de la doble hélice podían acoplarse en cualquier orden o secuencia. Dado que una molécula de DNA puede tener miles de nucleótidos de largo, es posible obtener una gran variedad de secuencias de bases diferentes. La variedad es uno de los requisitos primarios del material genético.

5.Cuando la estructura del DNA se estaba dilucidando, resultó aparente que uno de los dos tipos de purina debía aparearse con un tipo de pirimidina y que el otro tipo de purina debía hacerlo con el otro tipo de pirimidina. La evidencia para este requisito provino de dos tipos de datos. ¿Cuáles eran los datos y de qué manera indicaron este requerimiento estructural?

Uno de los datos proviene de los experimentos de Erwin Chargaff quien rompió moléculas de ácidos nucleicos en sus bases constitutivas y las separó mediante cromatografía en papel. De esta manera pudo analizar el contenido de purinas y pirimidinas del DNA de muchos tipos diferentes de seres vivos y encontró que las bases nitrogenadas no siempre aparecían en proporciones iguales. Las proporciones de las cuatro bases nitrogenadas son iguales en todas las células de todos los individuos de una especie dada, pero varían de una especie a otra. Por lo tanto, las variaciones en la composición de bases bien podrían proporcionar un "lenguaje" en el cual estarían escritas las instrucciones que controlan la actividad celular. Dentro del error experimental, la cantidad de adenina (A) es igual que la de timina (T) y la de guanina (G) es igual que la de citosina (C): A=T y G=C.

El otro dato provino de los físicos Maurice Wilkins y Rosalind Franklin que aplicaron la técnica de difracción de rayos X al estudio del DNA. Las fotografías obtenidas mostraban patrones que casi con certeza reflejaban los giros de una hélice gigante. De acuerdo con las mediciones efectuadas mediante rayos X, la distancia entre los dos lados o parantes de la hélice es de 2 nanómetros. Dos purinas combinadas tendrían más de 2 nanómetros y dos pirimidinas no alcanzarían para cubrir esta distancia. Pero si una purina se apareara en cada peldaño con una pirimidina, habría un ajuste perfecto y la molécula tendría el mismo ancho en toda su longitud. Por consiguiente, las bases apareadas deben ser siempre combinaciones de una purina con una pirimidina.

6.Consideraciones posteriores de las estructuras de las cuatro bases nitrogenadas indicaron que la adenina sólo puede aparearse con la timina y la citosina sólo con la guanina. ¿Qué característica de la estructura de las bases impuso esta exigencia a la estructura de la molécula de DNA?

Cuando Watson y Crick comenzaron a construir la cadena complementaria, encontraron una restricción importante. No solamente las purinas no podrían aparearse con purinas, ni las pirimidinas con pirimidinas, sino que, a causa de las estructuras particulares de las bases, la adenina sólo podía aparearse con la timina, formando dos puentes de hidrógeno (A=T) y la guanina solamente con la citosina, formando tres puentes de hidrógeno (G º C)

7.Suponga que se está hablando con alguien que nunca ha escuchado acerca del DNA. ¿Cómo respaldaría el argumento de que el DNA es el material genético? Haga una lista de por lo menos menos cinco puntos fuertes de su argumentación.

a. El experimento de Griffith y los posteriores experimentos de Avery mostraron que el DNA era "algo" que era transferido de las bacterias virulentas muertas a las no virulentas vivas produciendo bacterias virulentas vivas.

b. Los bacteriófagos están compuestos de DNA y tienen una cubierta proteica. Los estudios realizados mostraron que cuando el bacteriófago ataca a la célula, el DNA entra a la célula y la cubierta proteica es dejada afuera. La progenie del bacteriófago, formada dentro de la célula hospedadora, consiste en nuevo DNA viral en una nueva cápside proteica.

c. Casi todas las células somáticas de cualquier especie dada contienen cantidades iguales de DNA y los gametos de esa especie contiene la mitad de DNA de las células somáticas.

d. La molécula de DNA tiene el tamaño y la complejidad necesarios para contener una gran cantidad de información.

e. Contener información para producir una copia de sí mismo, dado que se copia en cada división celular y con gran precisión.

8.Suponga que el experimento de Meselson-Stahl se extendiera hasta llegar a la tercera generación. ¿Cuál sería la proporción entre el DNA liviano y el DNA semipesado?

Si el experimento de Meselson-Stahl se extendiera hasta llegar a la tercera generación, la proporción de DNA sería 3/4 DNA liviano a 1/4 DNA semipesado.

9.Cuando se añade 5-bromodesoxiuridina (BrdU) al medio en el cual se cultivan las células, se la usa en lugar de la timidina (timina + desoxirribosa). Todo el DNA sintetizado después de que las células han sido colocadas en el medio contendrá BrdU. Después de que las células se hayan dividido una vez en el medio con BrdU todas las cromátidas parecen iguales, como puede verse en la fotomicrografía (a) . Las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma contienen cadenas progenitoras de DNA original combinadas con cadenas nuevas de DNA sustituido con BrdU. El DNA original se tiñe de oscuro y el que incorpora BrdU se tiñe mas claro. La fotomicrografía (b) muestra el aspecto de los cromosomas después de la segunda división celular en el medio que contiene BrdU. Como se notará, una cromátida hermana es oscura y la otra es clara. ¿Esto confirma o refuta los resultados de Meselson y Stahl? Explique su respuesta.

Esto confirma el experimento de Meselson-Stahl que fue realizado para determinar que la replicación es semiconservativa. Esto se evidencia en la microfotografía b) en la que se conserva una cadena original y una nueva más clara.

10.En la burbuja de replicación diagramada, marque los extremos 5' y 3' de cada cadena de nucleótidos e identifique la cadena adelantada y la cadena rezagada. Describa qué ocurrirá luego.

Luego, la burbuja de replicación se expandirá en ambas direcciones y la cadena adelantada se alargará. La cadena retrasada se alargará mientras haya suficiente cebadores, dispuestos a intervalos que permitan la síntesis de los fragmentos de Okazaki. Los fragmentos cercanos al origen de replicación se unirán a la cadena de DNA en crecimiento.

11.Distinga entre los siguientes términos: mRNA/tRNA/rRNA; código/codón/anticodón; transcripción/traducción; sitio P/sitio A; iniciación/elongación/terminación.

Las moléculas de mRNA son largas copias (o transcriptos) de secuencias de DNA -de 500 a 10.000 nucleótidos- y de cadena simple pero, a diferencia de las moléculas de DNA, las de RNA se encuentran en su mayoría como moléculas de cadena única. El rRNA junto con un grupo de proteínas asociadas forma los ribosomas. Cada ribosoma es una gran maquinaria de síntesis de proteínas. Los ribosomas consisten en dos subunidades. En los ribosomas de E. coli, la subunidad más pequeña (30S) tiene un tipo de rRNA, conocido comúnmente como rRNA 16S, y una sola molécula de cada una de 21 proteínas diferentes. La subunidad de mayor tamaño (50S) tiene dos tipos de rRNA, uno conocido como rRNA 5S y el otro como rRNA 23S, además de 34 proteínas diferentes. Las moléculas de tRNA presentan una estructura tridimensional (estructura secundaria) similar a una hoja de trébol con regiones de la molécula formando doble cadena. De este plegamiento depende su función. Estas moléculas pequeñas pueden llevar un aminoácido en un extremo y tienen un triplete de bases, el anticodón, en un asa central, en el extremo opuesto de la molécula. La molécula de tRNA es el adaptador que aparea el aminoácido correcto con cada codón de mRNA durante la síntesis de proteínas. Hay al menos un tipo de molécula de tRNA para cada tipo de aminoácido presente en las células.

Código se refiere al código genético que establece la forma en que las 4 bases nitrogenadas de la molecula de DNA dictan la secuencia de los 20 aminoácidos que forman las proteínas. La unidad del código genético son tres nucleótides o tripletes, el codón de la molécula de RNA complementaria a la cadena de DNA. De las 64 combinaciones posibles de tripletes del código de nucleótidos de cuatro letras, se han identificado 61 combinaciones correspondientes a los 20 aminoácidos que constituyen las moléculas de proteínas. Cada molécula de tRNA tiene dos sitios de unión importantes. Uno de ellos, conocido como el anticodón, es el que se acopla con el codón de la molécula de mRNA.

Las moléculas de mRNA son largas copias (o transcriptos) de secuencias de DNA. El proceso de síntesis de RNA se conoce como tra-nscripción. La síntesis de proteínas se conoce también como traducción, dado que es la transferencia de información del lenguaje de los nucleótidos al de los aminoácidos.

El sitio P (peptídico) y el sitio A (aminoacil) son dos sitios de la subunidad más grande de los ribosomas a los que se unen las moléculas de tRNA. En primer lugar, el complejo tRNA-fMet ocupa el sitio P. El sitio A (aminoacil) está vacante. Luego, un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su tRNA. El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se desprende del ribosoma. Un tercer aminoacil-tRNA se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico.

Iniciación es la primer etapa en la síntesis de proteínas. La subunidad ribosómica más pequeña se une al extremo 5' de una molécula de mRNA. La primera molécula de tRNA, que lleva el aminoácido modificado fMet, se acopla con el codón iniciador AUG de la molécula de mRNA. La subunidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el complejo tRNA-fMet ocupa el sitio P. Elongación es la segunda etapa en la síntesis de proteínas. Un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su tRNA. El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se desprende del ribosoma. Un tercer aminoacil-tRNA se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al tRNA que se está moviendo del sitio A al sitio P y el tRNA entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el polipéptido. Terminación es la tercera etapa en la síntesis de proteínas. Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación, el polipéptido se escinde del último tRNA y el tRNA se desprende del sitio P. El sitio A es ocupado por un factor de liberación que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma.

12.Una persona heterocigótica para el alelo de anemia falciforme fabrica las moléculas de la variante de hemoglobina pero no sufre de anemia. ¿En qué aspecto esta situación se relaciona con las definiciones de "dominante" y "recesivo" dadas en el capítulo 12?

En el capítulo 12 del libro, una característica dominante fue definida como una característica que aparece en la generación F1 y una característica recesiva como una característica que no aparece en la F1. En una persona heterocigota para el alelo de la anemia falciforme, ambos alelos, el normal y el de anemia falciforme, se expresan, es decir, ambos alelos dirigen la síntesis de hemoglobina. Por lo tanto, se sintetiza suficiente hemoglobina normal por el alelo normal y los síntomas de la anemia falciforme no aparecen. A nivel macroscópico, se aplica la definición de dominante y recesivo: la característica recesiva no aparece en el fenotipo. A nivel molecular, sin embargo, como evidencia la electroforesis, la definición no se aplica; ambos, dominante y recesivo se expresan en el fenotipo.

13.Defina el "dogma central" y describa su importancia en la teoría de la evolución.

El "dogma central" establece que la información fluye del DNA al RNA y de éste a las proteínas en una única dirección. Así, el genotipo (DNA) determina el fenotipo, dictando la composición de las proteínas. Sin embargo, las proteínas no alteran el genotipo, es decir, las proteínas no envían instrucciones de regreso al DNA.

La importancia del dogma central en la teoría evolutiva es la refutación de la posibilidad de la herencia de los caracteres adquiridos. La selección natural actúa sobre las características heredables.

14.La mayoría del DNA bacteriano codifica para mRNA. Pero el análisis del contenido de RNA de una célula muestra que, típicamente, el rRNA constituye aproximadamente el 80% del RNA celular y que el tRNA constituye la mayor parte del resto. Sólo aproximadamente el 2% es normalmente mRNA. ¿Cómo explica estos hallazgos? ¿Qué explicación funcional podría darles?

El mRNA, que es altamente específico, es rápidamente degradado luego de la transcripción. De esta manera, las células regulan la cantidad de una proteína particular que será sintetizada en un momento dado y además se reciclan los nucleótidos de RNA que pueden ser usados para sintetizar nuevas cadenas necesarias para la síntesis de otras proteínas. Los ribosomas, con su rRNA, son usados para la síntesis de varios tipos diferentes de proteínas y son las estructuras más numerosas en las células, en consecuencia, el nivel de rRNA dentro de la célula es considerablemente mayor. De manera similar, las moléculas de tRNA son usadas repetidamente en la síntesis de distintos tipos de proteínas.

15.Aun antes de que se descifrara el código genético, se creía que éste era degenerado. Explique por qué.

De las 64 combinaciones posibles de tripletes, 61 especifican aminoácidos particulares y 3 son codones "sin sentido" o de terminación. Dado que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos, puede verse que debe haber más de un codón para la mayoría de los aminoácidos; por esta razón, se dice que el código genético es degenerado. Degeneración es un vocablo usado por los físicos para describir los estados múltiples que se refieren a la misma cosa.

16.La transcripción y la traducción en los procariotas son procesos "ligados" pero, como veremos en el capítulo 17, esto no ocurre en los eucariotas. Sobre la base de su conocimiento de la estructura celular, proponga una explicación probable.

En procariotas, el DNA, aunque está localizado en una región de la célula, no está físicamente separado de los otros contenidos celulares por una membrana. Por lo tanto, a medida que se transcribe el mRNA a partir del molde de DNA, la traducción comienza casi inmediatamente y los dos procesos están relacionados en el espacio y el tiempo. En los eucariotas, en cambio, el DNA está físicamente separado del citoplasma por la envoltura nuclear. La transcripción del mRNA ocurre en el núcleo, pero la traducción tiene lugar en el citoplasma.

17.En un segmento hipotético de una cadena de DNA, la secuencia de bases es (3')-AAGTTTGGTTACTTG-(5'). ¿Cuál sería la secuencia de bases en una cadena de mRNA transcripta a partir de este segmento de DNA? ¿Cuál sería la secuencia de aminoácidos codificada por el mRNA? ¿Es importante en qué punto de la cadena molde comienza la transcripción de DNA a mRNA? Explique su respuesta.

La secuencia de bases en el mRNA es:

5'- UUCAAACCAAUGAAC-3'

La secuencia de aminoácidos que codifica es: fenilalanina-lisina-prolina-metionina-asparagina.

Tiene importancia donde empieza la transcripción. Si empieza en la segunda A de la cadena de DNA, la secuencia de mRNA será 5'UCAACCAAUGAAC-3' y la secuencia de aminoácidos será serina, asparagina, glutamina, terminación.

18.Suponga que usted tiene un péptido arg-lys-pro--met y usted sabe que las moléculas de tRNA usadas en su síntesis tienen los siguientes anticodones: (3')-GGU-(5') (3')-GCU-(5') (3')-UUU-(5') (3')-UAC-(5') Determine la secuencia de nucleótidos de DNA para la cadena molde del gen que codifica para este péptido.

Estos anticodones son complementarios de los siguientes codones del mRNA:

5'-CCA-3'

5'-CGA-3'

5'-AAA-3'

5'-AUG-3'

Que corresponden a prolina, arginina, lisina y metionina, respectivamente. Su secuencia en una molécula de mRNA es:

5'CGAAAACCAAUG-3'

La cadena molde de DNA de la cual se sintetizó el RNA es:

3'GCTTTTGGTTAC-5'

La deleción o la adición de nucleótidos dentro de un gen lleva a cambios en la proteína producida. La molécula original de DNA, el mRNA transcripto de ella y el polipéptido resultante son:

Eliminando el segundo par T-A se produce la siguiente molécula de DNA:

¿De qué manera se altera la secuencia de aminoácidos resultante? ¿De qué manera la adición de un par C-G a la molécula original afecta la secuencia de aminoácidos?

La deleción del segundo par T-A produce la siguiente molécula de mRNA: UCGCGUCGUCGU. La secuencia de aminoácidos resultante es: ser-arg-arg-arg. La adición de un par C-G produce la siguiente molécula de mRNA: UCGUCGUCGUC. La secuencia de aminoácidos resultante es: ser-ser-leu-val.

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