Ejercicios: La expresión génica

Define transcripción y traducción e indica en qué lugar de la célula eucariota tiene lugar cada uno de estos procesos.

¿Qué es un codón? Indica cuántos nucleótidos lo forman, cuántos codones distintos existen y cuántos aminoácidos diferentes codifican en conjunto.

Observa el esquema del flujo de la información genética. Indica qué moléculas se señalan con A, B y C, qué procesos ocurren en las flechas 1 y 2, y qué representa la zona rodeada con línea discontinua.

¿Qué enzima cataliza la transcripción del ADN a ARN? Indica sobre cuál de las dos hebras del gen actúa y en qué sentido sintetiza la molécula de ARN.

Indica dos diferencias estructurales entre el ADN y el ARN, y explica qué bases se emparejan durante la transcripción cuando la hebra molde presenta una adenina o una timina.

Define qué es un gen desde el punto de vista de la expresión génica e indica qué dos tipos de productos funcionales puede generar un gen al expresarse.

¿Cuál es el codón de iniciación de la traducción y qué aminoácido codifica? Explica qué función cumplen los codones de terminación y qué ocurre cuando el ribosoma alcanza uno de ellos.

Describe brevemente qué hace el ribosoma durante la traducción: cómo lee el ARNm, cómo llegan los aminoácidos y qué tipo de enlace se forma entre ellos.

A partir de la hebra molde de ADN 3'-TACGGAACT-5', obtén la secuencia del ARNm mensajero resultante indicando su polaridad, y señala cuántos aminoácidos como máximo puede codificar ese fragmento.

A partir de la siguiente tabla del código genético:

1. a) Traduce el siguiente $\text{ARNm}$: $5'\text{-AUGGCUUAA-}3'$, e indica la secuencia de aminoácidos resultante.
2. b) Explica qué papel desempeñan el primer y el último codón del fragmento.

Diferencia la función del ARNm, del ARNt y del ARNr en la síntesis de proteínas, indicando qué aporta cada tipo de ARN al proceso.

La hebra codificante de un gen tiene la secuencia 5'-ATGGCTTAA-3'. Indica la secuencia del ARNm transcrito, razona por qué es casi idéntica a la hebra codificante y explica qué papel desempeña entonces la otra hebra del ADN en la transcripción.

Durante la traducción, el ARNm se lee en codones consecutivos, sin separadores entre ellos. Explica qué es el marco de lectura y razona qué le ocurriría a la proteína sintetizada si el ribosoma comenzara la lectura un nucleótido antes de la posición correcta.

Considera el siguiente fragmento de la secuencia codificante de un ARNm que se traduce en una proteína citoplasmática:

$5'\text{--- AUG - UCU - UCC - UCA - UCG --- } 3'$

(Nota: los cuatro codones que siguen al codón de inicio AUG codifican todos el aminoácido serina).

1. a) A partir de este caso concreto, justifica por qué el código genético es degenerado y demuestra que esta propiedad no equivale a decir que el código sea «ambiguo».
2. b) Supón que se introducen dos mutaciones puntuales independientes: el Mutante 1 cambia el segundo codón de UCU a UCC; el Mutante 2 cambia el tercer codón de UCC a UAC (que codifica tirosina). Compara el impacto de ambas mutaciones en la secuencia de aminoácidos de la proteína y clasifica cada mutación según su efecto funcional.
3. c) Razona qué ventaja adaptativa confiere el hecho de que la degeneración del código genético se concentre casi siempre en la tercera base de cada triplete (hipótesis del balanceo) en lugar de en la primera o la segunda frente a las mutaciones puntuales espontáneas.

El siguiente esquema representa un ribosoma funcional durante la fase de elongación de la traducción:

1. a) Deduce justificadamente la polaridad (extremos $5'$ y $3'$) de la cadena de ARNm y el sentido en el que se desplazará el ribosoma a lo largo de ella.
2. b) Escribe la secuencia del anticodón del ARNt interrogado (?) especificando obligatoriamente su polaridad $5'\to 3'$ y razona qué aminoácido transporta sabiendo que el codón GCU codifica alanina.
3. c) En una cepa mutante se produce un ARNt supresor capaz de reconocer el codón UAA introduciendo el aminoácido tirosina. Predice qué ocurrirá con la traducción y con la longitud de la proteína resultante cuando el ribosoma alcance la posición señalada con el codón de stop respecto a la célula silvestre.