Exercicis: Els àcids nucleics

Quins tres components formen un nucleòtid? Indica en què es diferencia un nucleòtid d'ADN d'un nucleòtid d'ARN.

Anomena les bases nitrogenades que apareixen a l'ADN i a l'ARN, i indica quina base és exclusiva de cadascun d'ells.

Observa l'esquema d'un nucleòtid i identifica les tres estructures assenyalades amb els números 1, 2 i 3, indicant el nom químic de cadascuna.

Explica les característiques essencials del model de doble hèlix de Watson i Crick: disposició i sentit de les dues cadenes, posició de les bases nitrogenades i tipus d'enllaços que mantenen unida l'estructura.

En el fragment d'ADN de l'esquema només es mostren les bases d'un dels filaments. Escriu les bases que haurien d'ocupar les posicions marcades amb ? en el filament complementari i enuncia la regla que has aplicat.

Si un filament d'ADN té la seqüència 5'-ATGCCGTA-3', escriu la seqüència completa del filament complementari indicant-ne la polaritat (extrems 5' i 3') i explica què significa que els dos filaments són antiparal·lels.

En un filament d'una molècula d'ADN l'adenina suposa el $28\ \%$ de les bases i la timina el $12\ \%$. Calcula els percentatges de cada base nitrogenada en el filament complementari i en la molècula d'ADN completa, raonant cada pas a partir de les relacions de Chargaff i explicant per què no es pot conèixer el repartiment entre guanina i citosina dins de cada filament per separat.

En un laboratori es purifiquen tres mostres desconegudes d'àcids nucleics (A, B i C) a partir de fraccions subcel·lulars d'un eucariota i d'un virus animal:

• Mostra A: S'hidrolitza ràpidament en medi alcalí (pH bàsic). Conté una pentosa amb un grup hidroxil en el carboni 2' i les bases A, G, C i U. S'aïlla del nucli, del citosol i unida a la membrana del reticle endoplasmàtic rugós.

• Mostra B: És resistent a la hidròlisi alcalina; conté timina i la relació $(\text{A}+\text{G})/(\text{T}+\text{C})$ és exactament igual a $1{,}0$. S'aïlla tant de l'interior del nucli com de la matriu dels mitocondris.

• Mostra C: Procedeix del virus. Conté desoxiribosa i timina, però la seva anàlisi de bases dona un $34\ \%$ d'A, un $18\ \%$ de T, un $28\ \%$ de G i un $20\ \%$ de C.

1. a) Identifica raonadament quin tipus d'àcid nucleic (ADN o ARN) és cada mostra a partir de la seva composició química (sucre i bases) i la seva reactivitat.
2. b) Interpreta l'estructura espacial de les mostres B i C: explica per què la mostra B compleix les regles de Chargaff i la C no, indicant si cadascuna és monocatenària o bicatenària.
3. c) Compara la localització i la funció de la mostra B amb els tres tipus principals en què s'organitza funcionalment la mostra A dins de la cèl·lula eucariota.

En el marc de l'astrobiologia s'analitza un polímer informatiu aïllat d'un meteorit. El compost és un àcid nucleic bicatenari de desoxiribonucleòtids units per enllaços fosfodièster. Un dels científics proposa que aquesta molècula podria haver originat per si sola un metabolisme primitiu extraterrestre, actuant de manera simultània com a dipòsit genètic i com a catalitzador metabòlic primigeni, anàlogament a la hipòtesi terrestre del «món d'ARN».

1. a) Rebat la proposta del científic: justifica, basant-te en les diferències moleculars entre l'ARN i l'ADN (presència del grup 2'-OH en la ribosa i estructura monocatenària enfront de bicatenària), per què aquest ADN bicatenari és molt menys apte que l'ARN per adoptar conformacions amb activitat catalítica (com els ribozims).
2. b) Explica per què la troballa que l'ARN posseeix activitat enzimàtica va resoldre la paradoxa clàssica de l'origen de la vida sobre quina macromolècula va sorgir primer (àcids nucleics o proteïnes).
3. c) Si l'ARN presenta més versatilitat funcional, raona quins avantatges evolutius va aportar l'ADN bicatenari perquè la selecció natural el fixés com el material genètic universal dels éssers vius cel·lulars.

Repte del tema. Auditoria biomolecular del teu rebost.

T'has preguntat com es tradueixen els bioelements que estudies en allò que ingereixes diàriament? Auditaràs un aliment real de la teva cuina (llegum, cereal o derivat lacti) integrant tots els nivells moleculars.

1. Presa de dades: Selecciona l'aliment i consulta el seu desglossament nutricional per cada $100\text{ g}$ a la Base de Dades Espanyola de Composició d'Aliments (BEDCA) o a la seva etiqueta: aigua, bioelements i sals (com ara $Na^+$ o $Fe^{2+}$), glúcids, lípids i proteïnes.

2. Deducció d'àcids nucleics: Com que les taules nutricionals no quantifiquen l'ADN/ARN, raona i estima qualitativament la seva presència considerant l'origen cel·lular (teixit animal o vegetal) i el grau de processament industrial.

3. Informe raonat: Elabora una taula adaptada a la teva ració habitual (ex. $65,5\text{ g}$) i redacta una proposta de síntesi que justifiqui la funció cel·lular de cada fracció: homeòstasi osmòtica d'aigua/ions, balanç energètic de glúcids enfront de lípids, funció estructural/enzimàtica de les proteïnes i reciclatge de nucleòtids.

Es valorarà:

• Rigor en l'obtenció de dades quantitatives i correcció d'unitats.

• Capacitat deductiva per fonamentar l'existència i la funció del material genètic consumit.

• Precisió conceptual en relacionar l'estructura química de cada biomolècula amb el seu paper metabòlic.