Retroalimentación

La característica que permite a los investigadores introducir y expresar de forma correcta un gen de un organismo eucariota en uno procariota o viceversa es que el código genético es universal. Todos los seres vivos tienen el mismo código genético, correspondiendo los mismos tripletes (codones) del ARNm y con los mismos aminoácidos de las proteínas en todos los organismos. Así, un organismo procariota puede traducir en gen de una célula eucariota correctamente.

Retroalimentación

a) Indique qué se entiende por código genético [0,5].

El código genético es el sistema que establece la correspondencia entre las secuencias de tres nucleótidos consecutivos (tripletes) del ARN mensajero (ARNm), denominados codones, y los aminoácidos que estos codifican para formar proteínas. Gracias a este código, la información contenida en los genes puede traducirse correctamente en la secuencia de aminoácidos de una proteína.

b) Explique los términos codón y anticodón [0,5].

Codón: Es un grupo de tres nucleótidos consecutivos (triplete) del ARN mensajero (ARNm) que codifica un aminoácido concreto durante la síntesis de proteínas. Cada codón especifica un aminoácido o una señal de inicio o terminación de la traducción.

Anticodón: Es una secuencia de tres nucleótidos complementarios a un codón, situada en una región específica del ARN de transferencia (ARNt). Durante la traducción, el anticodón del ARNt se une por complementariedad al codón correspondiente del ARNm, asegurando la correcta incorporación del aminoácido en la cadena polipeptídica.

c) Indique qué son los codones de terminación [0,4].

Los codones de terminación son tripletes de nucleótidos del ARNm que no codifican ningún aminoácido y señalan el final de la síntesis de la cadena polipeptídica. Cuando el ribosoma encuentra uno de estos codones durante la traducción, se detiene la elongación de la proteína. Los codones de terminación son: UAA, UAG y UGA.

d) Explique dos características del código genético [0,6].

Universal: El código genético es prácticamente el mismo en todos los seres vivos, desde bacterias hasta humanos, lo que indica un origen común de la vida. Así, un mismo codón codifica el mismo aminoácido en diferentes especies.

Degenerado: Significa que varios codones pueden codificar un mismo aminoácido. Por ejemplo, los codones UCU, UCC, UCA y UCG codifican todos para la serina. Esta característica reduce las posibilidades de que una mutación afecte negativamente a la síntesis proteica.

Retroalimentación

a) ¿Qué representa la tabla? Explíquelo brevemente. 

La tabla representa el código genético, es decir, la correspondencia entre tripletes de bases nitrogenadas (codones) del ARN mensajero (ARNm) y los aminoácidos que estos codifican durante el proceso de traducción. Cada codón especifica un aminoácido determinado o una señal funcional:

• El codón AUG actúa como señal de inicio de la traducción y codifica para el aminoácido metionina.

• Los codones UAA, UAG y UGA no codifican ningún aminoácido y funcionan como codones de terminación, indicando el final de la síntesis proteica.

b) Escriba una posible secuencia de ARNm que dé lugar a este polipéptido, indicando sus extremos. 

El polipéptido proporcionado contiene los siguientes aminoácidos, que se codifican por los codones del ARNm:

• Met (Metionina) → AUG (único codón)

• Cys (Cisteína) → UGU o UGC

• Asp (Ácido aspártico) → GAU o GAC

• Trp (Triptófano) → UGG (único codón)

Por tanto, algunas secuencias posibles de ARNm (en dirección 5' → 3') son:

• 5'- AUG UGU GAU UGG -3'

• 5'- AUG UGC GAC UGG -3'

• 5'- AUG UGU GAC UGG -3'

• 5'- AUG UGC GAU UGG -3'

Todas estas secuencias son válidas, ya que emplean codones sinónimos (diferentes tripletes que codifican el mismo aminoácido) gracias a que el código genético está degenerado.

c) Indique la secuencia de bases del ADN que codificaría el ARNm que ha propuesto. (0,6 puntos)

El ARNm se transcribe a partir de una cadena molde de ADN complementaria y antiparalela (3' → 5'). A continuación, se muestran algunas posibles combinaciones:

1. ARNm: 5'- AUG UGU GAU UGG -3'
   → Cadena molde de ADN: 3'- TAC ACA CTA ACC -5'
   → Cadena codificante de ADN (igual que ARNm, cambiando U por T): 5'- ATG TGT GAT TGG -3'

2. ARNm: 5'- AUG UGC GAC UGG -3'
   → Cadena molde: 3'- TAC ACG CTG ACC -5'
   → Cadena codificante: 5'- ATG TGC GAC TGG -3'

3. ARNm: 5'- AUG UGU GAC UGG -3'
   → Cadena molde: 3'- TAC ACA CTG ACC -5'
   → Cadena codificante: 5'- ATG TGT GAC TGG -3'

4. ARNm: 5'- AUG UGC GAU UGG -3'
   → Cadena molde: 3'- TAC ACG CTA ACC -5'
   → Cadena codificante: 5'- ATG TGC GAT TGG -3'

d) Señale una posible mutación de la secuencia de ADN que cambiaría el aminoácido Cys por Ser. ¿Qué tipo de mutación sería? (0,3 puntos)

La cisteína (Cys) está codificada por los codones UGU y UGC en el ARNm.
La serina (Ser) está codificada por los codones UCU, UCC, UCA y UCG (además de AGU y AGC).

Una mutación puntual que convierta el codón de Cys (UGU o UGC) en un codón de Ser (por ejemplo, UCU o UCC) bastaría para que se produjera el cambio de aminoácido.

Ejemplo 1:

• ARNm original: 5'- AUG UGU GAU UGG -3'

• ARNm mutado: 5'- AUG UCU GAU UGG -3'

Esto implica un cambio en la cadena molde del ADN de:

• Original: 3'- TAC ACA CTA ACC -5'

• Mutado: 3'- TAC AGA CTA ACC -5'

Tipo de mutación:
Es una mutación puntual por sustitución (sustitución de una sola base nitrogenada), que provoca un cambio de sentido (missense), ya que modifica un aminoácido por otro en la secuencia proteica.

e) ¿Dicha mutación se transmitirá a la descendencia? Razone su respuesta. (0,4 puntos)

La transmisibilidad de una mutación depende del tipo celular en el que ocurra:

• Si la mutación ocurre en una célula somática (del cuerpo, no reproductiva), no se heredará, ya que no afecta al ADN de los gametos. La alteración solo se manifestará en la célula mutada y en sus células hijas (por mitosis), pero no en la descendencia.

• Si la mutación se produce en una célula germinal (espermatozoide u óvulo) o en las células precursoras de los gametos, sí puede transmitirse a la descendencia, ya que el ADN afectado se integrará en el cigoto y pasará a todas las células del nuevo organismo.

Es decir, la mutación solo será hereditaria si ocurre en células germinales o en las líneas celulares que dan origen a ellas.

Retroalimentación

a) Hebra codificante (no molde): secuencia, polaridad y composición de bases (0,5 puntos)

Dada la secuencia de la cadena molde de ADN:

La hebra codificante es la complementaria de esta, y se lee en dirección 5’→3’:

Complementaria base a base:

• G ↔ C

• C ↔ G

• T ↔ A

• U ↔ T

Resultado:

Respuesta:

• Secuencia: 5’–CGAAATGGTATGGGGTCTTACACCTTAGAAG–3’

• Polaridad: 5’ → 3’

Porcentajes de purinas y pirimidinas:

Purinas (A y G):

• A = 7

• G = 9
  Purinas totales = 16

Pirimidinas (C y T):

• C = 4

• T = 10
  Total pirimidinas = 14

Bases totales = 30

• % Purinas: (16/30) × 100 ≈ 53.3 %

• % Pirimidinas: (14/30) × 100 ≈ 46,7 %

b) Secuencia de ARNm, proteína codificada y tipo de enlace peptídico (0,75 puntos)

🧬 ARNm:

Se transcribe a partir de la hebra molde:

3'–GCTTTACCATACCCCAGAATGTGGAATCTTC–5'

Sustituimos T por U en la complementaria:

ARNM:

5'–CGAA AGO GUA UGG GGU CUU ACA CCU UAG AAG–3'

Traducción a proteína:

La traducción empieza en el codón de inicio AUG, que codifica metionina (Met).

Dividimos en tripletes (codones):

Usamos la tabla de codones:

• AUG → Met (inicio)

• GO → Otoño

• UGG → Trp

• GGU → Gly

• CUU → Leo

• ACA → Thr

• CCU → Pro

• UAG → Stop (fin de traducción)

 Respuesta:

• ARNm: 5′–CGAAAUGGUAUGGGGUCUUACACCUUAGAAG–3′

• Secuencia de aminoácidos (desde AUG):
    Met – Val – Trp – Gly – Leu – Thr – Pro

• Enlace entre aminoácidos:
    Enlace peptídico, que une el grupo amino de un aminoácido con el grupo carboxilo del siguiente.

c) Fases de la traducción del mensaje genético (0,75 puntos)

La traducción es el proceso mediante el cual se forma una proteína a partir de la secuencia de un ARNm. Tiene tres fases:

1️⃣ Iniciación

• La subunidad menor del ribosoma se une al extremo 5’ del ARNm.

• Se reconoce el codón de inicio (AUG).

• Se incorpora el primer ARNt con metionina (Met).

• Luego se une la subunidad mayor del ribosoma.

2️⃣ Elongación

• El ribosoma recorre el ARNm codón a codón.

• Por cada codón, llega un ARNt complementario con su aminoácido.

• Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, formando una cadena polipeptídica.

3️⃣ Terminación

• Al llegar a un codón de parada (UAA, UAG o UGA), no se incorpora ningún aminoácido.

• Se libera la cadena polipeptídica (la proteína) y el ribosoma se disocia.

Retroalimentación

a) Dada la siguiente secuencia de ADN, escriba la secuencia de su hebra complementaria: (0,2 puntos)
Cadena original (sentido 3'→5'):

3’…TAC AAA TTC TTG TTT TTC ATT…5’

La hebra complementaria, siguiendo las reglas de emparejamiento (A-T y C-G), y en dirección 5'→3', será:

5’…ATG TTT AAG AAC AAA AAG TAA…3’

No olvides poner la dirección, ya que siempre se lee de 5’ a 3’ al escribir la hebra complementaria.

b) Escriba la secuencia de ARNm que se transcribiría de la hebra de ADN del enunciado. (0,3 puntos)

Durante la transcripción, la ARN polimerasa utiliza la hebra original (3’→5’) como molde para sintetizar ARN mensajero (ARNm) en sentido 5’→3’, sustituyendo la timina (T) por uracilo (U):

ARNm:

5’…AUG UUU AAG AAC AAA AAG UAA…3’

Se sigue el emparejamiento A-U, T-A, G-C, C-G.

c) Escriba la secuencia de aminoácidos que resultaría de la traducción. (0,7 puntos)

El ARNm se traduce en tripletes llamados codones, cada uno de los cuales codifica un aminoácido. La traducción comienza con el codón AUG (que codifica metionina, el iniciador), y finaliza al encontrar un codón de parada.

ARNm:

5’…AUG UUU AAG AAC AAA AAG UAA…3’

Secuencia de aminoácidos:

NH₂ – Met – Phe – Lys – Asn – Lys – Lys – COOH

• AUG → Met (inicio)

• UUU → Phe

• AAG → Lys

• AAC → Asn

• AAA → Lys

• AAG → Lys

• UAA → codón de parada (no codifica ningún aminoácido)

La traducción termina en el codón UAA, que actúa como señal de terminación.

d) Razone cómo podría originarse un codón de terminación mediante las siguientes mutaciones en el segmento de ADN mostrado:

i) Adición de una base (0,4 puntos)

La adición de una base nitrogenada en el ADN origina una mutación por corrimiento del marco de lectura (frameshift), ya que altera la agrupación de los tripletes (codones). Esto puede provocar que, más adelante, se forme un nuevo codón de parada (UAA, UAG o UGA), incluso prematuramente.

Ejemplo: si se añade una adenina (A) en la hebra molde (por ejemplo, entre dos timinas del ADN original):

• Original:
  3’…TAC AAA TTC TTG TTT TTC ATT…5’
5’…AUG UUU AAG AAC AAA AAG UAA…3’

• Mutado (con una A añadida):

3’ …TAC AAA ATT CTT GTT TTT CAT T…5’
5’… AUG UUU UAA GAA CAA AAA GUA A…3’
3’…TAC AAA TTC ATT GTT TTT CAT T…5’
5’… AUG UUU AAG UAA CAA AAA GUA A …3’
3’…TAC AAA TTC TTG ATT TTT CAT T…5’
5’…AUG UUU AAG AAC UAA AAA GUA A…3’

El nuevo codón UAA aparece antes de tiempo, lo que provoca que la traducción se interrumpa prematuramente.

ii) Sustitución de una base (0,4 puntos)

Una sustitución de una sola base (mutación puntual) puede transformar un codón que codificaba un aminoácido en un codón de parada, como UAA, UAG o UGA, lo que se denomina mutación sin sentido (nonsense mutation).

Ejemplo:

3’…TAC AAA TTC TTG ATT TTC ATT…5’
5´… AUG UUU AAG AAC UAA AAG UAA… 3´
3’…TAC AAA TTC TTG TTT ATC ATT…5’
5´…AUG UUU AAG AAC AAA UAG UAA…3´
3’…TAC AAA ATC TTG TTT TTC ATT…5’
5´…AUG UUU UAG AAC AAA AAG UAA…3´

Esto acorta la proteína, impidiendo que se complete su síntesis normal.

Otros posibles cambios equivalentes (siempre generando UAA, UAG o UGA en el ARNm):

• AAA → UAA

• AAG → UAG

• AGG → UGA
  Etc.

Retroalimentación

a) Escriba una de las posibles secuencias codificantes del gen completo que dé lugar a ese hexapéptido.

El hexapéptido está formado por 6 aminoácidos:

Met-Tyr-Arg-Lys-Tyr-Gln

Para codificar este péptido en ADN, se debe usar una secuencia codificante de ADN que incluya un codón de inicio (ATG) para la metionina (Met) y un codón de terminación (TAA, TAG o TGA) para señalar el final de la traducción.

Una posible secuencia codificante completa en ADN sería:

ATG TAT CGT AAA TAT CAA TAA

• ATG → Met (inicio)

• TAT → Tyr

• CGT → Arg

• AAA → Lys

• TAT → Tyr

• CAA → Gln

• TAA → codón de terminación (stop)

Existen varios tripletes posibles para cada aminoácido, por lo que esta es solo una de las posibles secuencias. Por ejemplo, Tyr puede codificarse por TAT o TAC.

b) ¿Cuántos codones presenta el gen codificante completo de MSH-A? ¿Y cuántos anticodones intervienen en su expresión?

• El gen codificante completo tiene un total de 7 codones:

  • 6 codones para los 6 aminoácidos

  • 1 codón de terminación (TAA en este caso), que no se traduce, pero es imprescindible para finalizar la síntesis de la proteína.

• En la traducción del péptido intervienen 6 anticodones, ya que cada aminoácido es transportado por un ARNt específico, cuyo anticodón es complementario al codón correspondiente del ARNm.

El codón de parada no tiene anticodón, ya que no codifica ningún aminoácido. En lugar de ello, se reconocen por factores de liberación que terminan la traducción.

c) Explique la característica del código genético que hace que 288 genes distintos puedan dar lugar a esta molécula.

Esa característica se denomina degeneración del código genético.

El código genético es degenerado, lo que significa que varios codones distintos pueden codificar para un mismo aminoácido. Por ejemplo:

• La metionina (Met) solo tiene un codón posible: AUG, pero

• La arginina (Arg) puede codificarse por 6 tripletes distintos: CGT, CGC, CGA, CGG, AGA y AGG.

• La tirosina (Tyr) tiene 2 posibles codones: UAU y UAC (en ARN; en ADN serían TAT y TAC).

Así, si consideramos todas las combinaciones posibles de codones que pueden dar lugar a los 6 aminoácidos de este péptido, se pueden sintetizar 288 secuencias de ADN distintas que produzcan exactamente la misma cadena de aminoácidos.

Esta propiedad no altera la secuencia de la proteína, pero sí puede influir en su expresión (velocidad de traducción, eficiencia, etc.), especialmente en organismos como E. coli, donde algunas codones son preferidos sobre otros.