Ejercicios: La expresión génica

Explica con tus palabras qué significa que una célula «expresa un gen» y por qué el resultado final de esa expresión es una proteína.

Observa el esquema de una célula eucariota en la que se representa la expresión de un gen: los marcadores ?1 y ?2 señalan dónde ocurren la transcripción y la traducción, sin indicar cuál es cuál. Indica qué proceso ocurre en cada punto señalado y en qué lugar de la célula se encuentra.

¿Qué es el código genético? Explica qué es un codón y cuántas bases lo forman.

Explica qué es una proteína y cita tres funciones distintas que realizan las proteínas en los seres vivos, con un ejemplo de cada una.

Define la transcripción: qué molécula sirve de molde, qué molécula se fabrica y en qué parte de la célula eucariota ocurre.

El ADN nunca sale del núcleo, pero los ribosomas están en el citoplasma. Explica qué problema plantea esto para fabricar proteínas y cómo lo resuelve el ARN mensajero.

Explica qué es un aminoácido y cómo se forma una proteína a partir de ellos: qué es una cadena polipeptídica y qué determina el orden en que se unen los aminoácidos.

Durante la transcripción, cada base de la cadena molde del ADN determina qué base llevará el ARNm. Indica qué base pondrá el ARNm frente a una A, una T, una G y una C del molde, recordando que en el ARN no hay timina.

Establece dos diferencias entre la transcripción y la traducción: la molécula que se fabrica en cada proceso y el lugar donde ocurre.

La cadena molde de un gen tiene la secuencia 3'-TAC GGA TTT-5'. Escribe la secuencia del ARN mensajero que se sintetiza a partir de ella, teniendo en cuenta que en el ARN la timina se sustituye por el uracilo.

Explica el papel del ribosoma y del ARN de transferencia (ARNt) durante la traducción: ¿dónde se une cada uno y qué transporta el ARNt?

Un ARN mensajero lleva la secuencia 5'-AUG GCU CAA-3'. Reconstruye la secuencia de la cadena molde del ADN a partir de la cual se transcribió, indicando su dirección.

Estas etapas de la expresión de un gen están desordenadas: la proteína queda terminada; el ARNm sale del núcleo; el ARNm se une a un ribosoma; el ADN se transcribe. Ordénalas y descríbelas en una frase cada una.

La transcripción y la replicación se parecen porque en ambas se «lee» una cadena de ADN y se fabrica una molécula complementaria. Explica dos diferencias fundamentales entre ambos procesos: qué se copia en cada caso y qué molécula se obtiene.

La insulina es una proteína de $51$ aminoácidos. Teniendo en cuenta que el ARNm necesita también un codón de terminación, calcula cuántos nucleótidos tiene como mínimo la parte codificante de su ARNm y explica el cálculo.

El ribosoma lee el ARNm en codones consecutivos, sin saltarse bases. Razona qué les ocurre a todos los codones que siguen a un punto en el que se ha insertado una base de más, y por qué se dice que se «desplaza el marco de lectura».

El código genético está formado por $64$ codones para solo $20$ aminoácidos. Explica qué significa que el código sea «degenerado» y qué ventaja puede suponer frente a algunas mutaciones.

Un ARN mensajero tiene la secuencia AUG GCC UUU UAA. Sabiendo que AUG codifica metionina (y actúa como señal de inicio), GCC alanina, UUU fenilalanina y UAA es una señal de terminación, indica la secuencia de aminoácidos de la proteína resultante.

Todas las células de tu cuerpo tienen el mismo ADN, pero una neurona y una célula muscular son completamente distintas. Explica cómo es posible, introduciendo la idea de expresión génica diferencial.

El ARNm es una molécula de usar y tirar: se degrada al cabo de poco tiempo, mientras que el ADN dura toda la vida de la célula. Razona qué ventajas tiene para la célula trabajar con copias temporales en lugar de usar directamente el ADN (piensa en la protección del original y en la posibilidad de fabricar muchas copias de un gen cuando hace falta).

Las bacterias no tienen núcleo: su ADN está en el citoplasma, junto a los ribosomas. Razona qué diferencia supone esto para la expresión de sus genes frente a una célula eucariota y si en una bacteria la traducción puede empezar antes de que la transcripción haya terminado.

Al freír un huevo, la clara transparente se vuelve blanca y sólida porque sus proteínas se desnaturalizan con el calor. Explica qué le ocurre a la forma tridimensional de las proteínas, por qué pierden su función al perderla y por qué el proceso no se puede revertir dejando enfriar la sartén.

El código genético es prácticamente universal: el mismo codón codifica el mismo aminoácido en una bacteria y en un ser humano. Explica qué significa esto y qué consecuencia tiene para la biotecnología, por ejemplo para que una bacteria pueda fabricar insulina humana si se le introduce el gen correspondiente.

La cadena beta de la hemoglobina tiene $146$ aminoácidos, pero su gen es mucho más largo de lo esperado porque contiene intrones: fragmentos que se transcriben pero se eliminan del ARNm antes de la traducción. Calcula cuántos nucleótidos del ARNm maduro codifican realmente la proteína (incluido el codón de terminación) y explica qué son los intrones.