ADN, ARN y proteínas

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ADN, ARN y proteínas

Cuestionario

1. Teniendo en cuenta los mecanismos, describa diferencias y similitudes entre la replicación, transcripción y traducción, respecto de:

1. secuencias de señales para iniciación y terminación;
2. procesividad;
3. mecanismos de corrección (fidelidad);
4. gasto de energía.
5. proteínas involucradas;
6. regulación.

1. Compare una célula eucariota diploide (suponga que contiene un único cromosoma) y una bacteria con respecto a la cantidad de cromosomas homólogos presentes, y número de moléculas de ADN antes y después de la división celular ¿Qué cantidad máxima de alelos de cada gen puede haber en cada una de estas células?

1. Compare la mitosis con la meiosis e indique qué proceso específico de la meiosis incrementa la biodiversidad de la especie. Explique por qué.

En la mitosis tenemos una división que produce dos células hijas exactamente iguales a la célula madre (diploides). Mientras que, en la meiosis, el objetivo finalmente son 4 células hijas que serán diferentes a su célula madre en el contenido genético siendo este sola la mitad (haploides). Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos son emparejados, luego segregados y finalmente separados, al separarlos se produce un crossing over, un intercambio genético que termina en que esos cromosomas no son del todo iguales al material genético de la madre o del padre.

1. Se realiza el siguiente experimento: se cultivan células de E. coli en un medio de cultivo donde la fuente de N estaba compuesta solamente por 15NH4Cl (el 15N es radiactivo). Luego, se cambia el medio de cultivo por uno compuesto solamente por 14NH4Cl y se deja que las células se repliquen 3 generaciones

¿Cómo espera que sea la relación entre 14N y 15N en las moléculas de ADN extraídas? (El cloruro de amonio (NH4Cl) es utilizado por las células para sintetizar compuestos como aminoácidos y bases nitrogenadas).

Suponiendo que estas fuentes de N se distribuyen de igual cantidad,

1. El genoma de E. coli tiene 4.639.221 pares de bases

1. ¿Cuántas vueltas tiene si se encuentra en la forma B?
2. ¿Qué extensión tiene?
3. Teniendo en cuenta el efecto de las topoisomerasas celulares ¿cómo espera que varíe el número de vueltas que calculó en 5a

1. A partir del genoma del punto anterior, se quiere replicar un fragmento de ADN por la técnica de PCR. El fragmento tiene una longitud de 2350 bp. Si usa la polimerasa de Thermus aquaticus (Taq polimerasa, procesividad= 1000bp min−1).

1. Si parte de un único cromosoma (una molécula) indique cuántas copias del fragmento tendrá al cabo de 30 minutos, realizando el siguiente protocolo de PCR:

• Tiempo de desnaturalización: 15 seg
• Tiempo de annealing: 15 seg
• Tiempo de extensión: Eso lo calcula Ud.

1. Si la cantidad mínima de ADN que se puede observar en un gel de acrilamida es de 1ng ¿podrá observar el producto obtenido? (tamaño promedio de una base nitrogenada: 650 daltons)
2. ¿Cuánto tiempo (o ciclos) lleva obtener esa cantidad de producto si parte de 1000 moléculas de ADN genómico?

1. Los virus que infectan bacterias son conocidos como ”fagos”. El genoma del fago φX174 está compuesto por ADN simple cadena con la composición A, 24%; G, 24%; C, 19%; T, 33%. En uno de los primeros pasos de la infección, la célula sintetiza la hebra complementaria del ADN viral ¿Cuál será el porcentaje de bases del producto?
2. Se obtiene una variante de E. coli en la que se puede ”apagar” experimentalmente el gen de la ADN ligasa (lo cual vuelve inviable a la bacteria). Cuando se extrae ADN de estas bacterias, se calienta y luego se corre en un gel de agarosa, se observa una banda de alto peso molecular junto con una banda difusa de bajo peso molecular

• ¿Cómo puede explicar el resultado?
• ¿Qué función vital cumple la ADN ligasa en el ciclo celular? Proponga qué efectos tendría la ausencia de esta actividad en la replicación y en la transcripción.

1. Usted tiene una bacteria transformada con un plásmido de 3 Kbp. En condiciones normales la densidad de superenrollamiento (σ) de un plásmido bacteriano es de -0.05. A medida que la replicación avanza, el valor de σ varía a cada lado y se estanca cuando σ = +0.14

1. ¿Cuántas vueltas da una hebra sobre la otra en este plásmido?
2. ¿Cómo varía (cualitativamente) el valor de σ a cada lado de la horquilla de replicación? Compare con la transcripción.
3. En ausencia de topoisomerasas, y considerando sólo una extensión de 100 pares de bases delante de la horquilla de replicación ¿cómo varía el número de vueltas de ADN hasta que se estanca el avance de cada horquilla?

1. Las bacterias escherichia coli presentan al menos 7 genes de una familia de factores de transcripción conocidos como Factor σ. A continuación, se detallan sus nombres y condiciones en condiciones que regula:

• σ70: conocido como factor ”housekeeping” (doméstico). Regula la expresión de las principales proteínas
• σ19: regula el transporte y metabolismo de hierro
• σ24: se expresa en condiciones de calor extremo
• σ28: regula la expresión del flagelo que permite movilidad a la bacteria
• σ32: se expresa ante choque térmico
• σ38: se expresa en condiciones de falta de nutrientes y sequedad

• σ54: se expresa en condiciones de falta de nitrógeno

1. Explique cómo funciona un factor de transcripción en relación con el ADN y en especial con los genes.
2. Describa la estructura de un gen procariota y explique cómo logran estos factores regular distintas situaciones en la bacteria. Explique qué diferencias o similitudes espera encontrar entre estos factores de transcripción.
3. Compare con lo que sucede en la célula eucariota ¿cómo logra la misma especificidad en la regulación de la expresión génica?

1. Un ARNm codifica para una proteína de 1000 aminoácidos.

1. ¿Qué tamaño mínimo debe tener en número de bases

No debe ser menor de 3 veces la longitud de aminoácidos en la proteína, 3000.

1. Si las bases están distribuidas al azar ¿cuántos AUG esperaría encontrar en este fragmento de ARN?

Por lo menos uno, el iniciador, de allí en adelante puede haber cuántos sean necesarios.

1. Describa en eucariotas y procariotas los mecanismos necesarios para reconocer el inicio correcto de la traducción. Identifique los elementos que necesarios para el reconocimiento específico.

1. Para explorar en Uniprot. Entre los eventos que completan la maduración del ARNm está la poliadenilación del extremo 3’. Así, el extremo 3’ de casi todos los ARNm presenta una larga secuencia de ∼ 250 nucleótidos de adenina que no está genéticamente codificada. La función de esta extensión está relacionada con varias proteínas. Entre ellas se destacan las siguientes:

PAP Poli(A) polimerasa (enlace al PDB)

PABPC1 Proteína de unión a poliadenilato (Uniprot P11940)

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