Retroalimentación

a. Nombra y define los procesos que quedan bloqueados por la acción de la amanitina. (Calificación máxima 1,0 punto)

La α-amanitina bloquea dos procesos esenciales de la célula:

• Transcripción: es el proceso mediante el cual se sintetiza una molécula de ARN a partir de una cadena de ADN. Durante este proceso, la ARN polimerasa II copia la información genética contenida en el ADN y genera una molécula de ARNm que servirá como mensajero de esa información.

• Traducción: es el proceso en el que se utiliza la secuencia de nucleótidos del ARNm para dirigir la síntesis de una cadena de aminoácidos, es decir, una proteína. Este proceso se lleva a cabo en los ribosomas y requiere del ARNm, ARNt y aminoácidos libres.

Aunque la amanitina bloquea principalmente la transcripción (inhibiendo la ARN polimerasa II), la traducción también se ve indirectamente afectada porque, al no generarse ARNm, no hay información que traducir.

b. Está proteína está formada por los siguientes aminoácidos:

Asparragina - Cisteína - Glicina - Isoleucina- Glicina –Triptófano

Utilizando la tabla del código genético adjunta, indique la secuencia de los fragmentos de ARNm y ADN, indicando la polaridad de los mismos. (Calificación máxima 1,0 puntos)

Aunque hay más, una secuencia de ARNm posible es: 

5' - AAU - UGU - GGU - AUU - GGU - UGG - 3'

c. Los pacientes intoxicados con esta seta sufren daños graves en las células del hígado y de los riñones por un descenso progresivo de la actividad metabólica. ¿Qué relación establece entre la amanitina y la actividad metabólica de las células? (Calificación máxima 0,5 puntos)

La α-amanitina bloquea la transcripción al inhibir la ARN polimerasa II. Como consecuencia, no se forman nuevas moléculas de ARNm, y por tanto tampoco pueden sintetizarse proteínas mediante la traducción.

Las proteínas son imprescindibles para la célula porque incluyen:

• Enzimas que regulan y catalizan las reacciones metabólicas.

• Proteínas estructurales que mantienen la organización y funcionalidad de la célula.

Al interrumpirse la síntesis de estas proteínas, las funciones metabólicas de las células de hígado y riñón se deterioran progresivamente, provocando un fallo celular generalizado que puede resultar mortal.

Es decir, el bloqueo de la transcripción impide la síntesis de ARNm y, en consecuencia, de proteínas esenciales para la actividad metabólica celular, lo que lleva a la disfunción y muerte celular.

Retroalimentación

a) ¿Qué proceso muestra la imagen? ¿Qué representan las regiones señaladas con flechas? 

La imagen representa el proceso de replicación del ADN, mediante el cual una célula copia su material genético antes de la división celular.

Las regiones señaladas con flechas son las burbujas de replicación, en las que la doble hélice de ADN se separa en dos cadenas simples que van a servir como molde para la síntesis de nuevas hebras complementarias.

b) ¿Qué tipo de molécula está siendo sintetizada en el número 1? (0,2 puntos)

El número 1 representa una nueva hebra de ADN. Se está sintetizando mediante la incorporación de nucleótidos complementarios a la hebra molde, en dirección 5' → 3'. Este proceso forma parte de la duplicación del ADN, para que la célula hija reciba una copia idéntica.

c) Identifique y describa la función de los elementos numerados: 2, 3, 4, 5 y 6. (1 punto)

• Elemento 2: ADN polimerasa
  Es la enzima que sintetiza las nuevas cadenas de ADN, añadiendo nucleótidos complementarios a la hebra molde, siempre en dirección 5' → 3'. En la cadena discontinua (B), actúa en varios fragmentos.

• Elemento 3: Proteínas SSB (Single-Stranded Binding Proteins)
  Son proteínas estabilizadoras que se unen a las hebras de ADN recién separadas por la helicasa para evitar que vuelvan a emparejarse. Mantienen las cadenas abiertas, manteniendo la horquilla de replicación estable, para que puedan ser copiadas.

• Elemento 4: Cebadores de ARN (primers)
  Son cadenas cortas de ARN que sirven como punto de inicio para que la ADN polimerasa comience a sintetizar ADN. Son sintetizados por la enzima primasa.

• Elemento 5: ADN helicasa
  Es la enzima que rompe los puentes de hidrógeno entre las dos cadenas del ADN original, separándolas y formando la horquilla de replicación.

• Elemento 6: Topoisomerasa
  Enzima que previene el superenrollamiento del ADN más adelante de la horquilla de replicación, reduciendo la tensión de la doble hélice a medida que se desenrolla.

 d) ¿Por qué la síntesis de la hebra A es diferente a la de la hebra B? Justifique. (0,6 puntos)

La diferencia se debe a la estructura antiparalela del ADN y a la direccionalidad de acción de la ADN polimerasa, que solo puede sintetizar en dirección 5' → 3'.

• En la cadena A (hebra líder o adelantada), la dirección de la hebra molde es 3' → 5', lo que permite que la nueva hebra se sintetice de forma continua siguiendo el avance de la horquilla de replicación.

• En la cadena B (hebra retardada), la dirección de la hebra molde es 5' → 3', por lo que la síntesis debe realizarse en sentido opuesto al avance de la horquilla, de forma discontinua, en pequeños tramos llamados fragmentos de Okazaki, cada uno de los cuales necesita un cebador para iniciarse.

Retroalimentación

a) El proceso de corte y empalme o splicing del ARN consiste en cortar los exones y empalmar los intrones para generar ARNm y se produce en el citosol de células eucariotas. (0,5 puntos): Falsa.

• El splicing consiste en eliminación de los intrones (secuencias no codificantes) y la unión de los exones (secuencias codificantes) para formar el ARNm maduro.

• Además, este proceso ocurre en el núcleo, no en el citosol, y es exclusivo de células eucariotas, ya que los procariotas no tienen intrones.

b) El inicio de la transcripción en procariotas está regulado por la unión de factores de iniciación a los ribosomas. (0,5 puntos): Falsa.

• La afirmación confunde transcripción (síntesis de ARN a partir de ADN) con traducción (síntesis de proteínas en los ribosomas).

• En procariotas, el inicio de la transcripción está regulado por la unión de la ARN polimerasa a una región promotora del ADN, con ayuda de un factor sigma.

• La unión de factores de iniciación a los ribosomas regula la traducción, no la transcripción.

c) Los telómeros de procariotas se acortan tras cada replicación del ADN. (0,5 puntos): Falsa.

• Los procariotas tienen ADN circular, por lo que no poseen telómeros (que son extremos repetitivos del ADN lineal en eucariotas).

• El acortamiento de telómeros tras la replicación es un fenómeno que ocurre únicamente en células eucariotas con cromosomas lineales.

d) El código genético es degenerado porque a cada aminoácido sólo le corresponde un codón. (0,5 puntos): Falsa.

• El código genético es degenerado porque un mismo aminoácido puede estar codificado por más de un codón, no al revés.

• Por ejemplo, el aminoácido leucina está codificado por seis codones distintos.

• La degeneración del código aporta robustez al sistema genético frente a mutaciones.

Retroalimentación

a) Indique el nombre de las estructuras señaladas del 1 al 4. (0,4 puntos)

1. ARN mensajero (ARNm)

2. Ribosoma

3. Proteína (cadena polipeptídica en síntesis)

4. ARN de transferencia (ARNt)

Cada una de estas estructuras participa en la traducción genética, el proceso por el cual la información del ARNm se transforma en una secuencia específica de aminoácidos.

b) ¿Cómo se llama el orgánulo señalado con la A? Razone su respuesta. (0,2 puntos)

Se trata del retículo endoplásmico rugoso (RER).

Muestra una estructura membranosa que presenta ribosomas adheridos a su superficie externa. Además, las proteínas recién sintetizadas se introducen en su luz interna para ser modificadas o dirigidas hacia otros destinos celulares. Esta asociación con ribosomas le da su aspecto "rugoso" al microscopio electrónico.

c) ¿En qué parte de la célula se habrá sintetizado la molécula 1? Justifíquelo. (0,2 puntos)

La molécula 1 (ARN mensajero) se sintetiza en el núcleo de la célula, específicamente en el nucleoplasma.

En células eucariotas, la transcripción del ADN en ARNm ocurre en el núcleo. Posteriormente, el ARNm se procesa (maduración) y se exporta al citoplasma, donde tendrá lugar su traducción en los ribosomas.

d) ¿Este esquema podría pertenecer a una célula animal? ¿Y vegetal? ¿Y procariota? Razónelo. (0,6 puntos)

Este esquema podría corresponder tanto a una célula animal como vegetal, ya que ambas poseen retículo endoplásmico rugoso, ribosomas y orgánulos membranosos.

En cambio, no puede ser una célula procariota, ya que las células procariotas carecen de orgánulos rodeados por membranas (como el RER) y no tienen núcleo definido, por lo que transcripción y traducción ocurren simultáneamente en el citoplasma, sin compartimentación.

e) Imagine que la molécula 3 termina formando parte de un orgánulo membranoso de la célula, cuya función es digerir sustancias fagocitadas. ¿De qué orgánulo estamos hablando? Detalle la ruta que seguirá hasta llegar a dicho destino. (0,6 puntos)

El orgánulo al que hace referencia es el lisosoma.

Ruta de la proteína:

1. La proteína (molécula 3) comienza su síntesis en los ribosomas del retículo endoplásmico rugoso (RER), especialmente si contiene una secuencia señal para secreción o lisosomas.

2. La proteína entra en el interior del RER, donde puede sufrir modificaciones iniciales.

3. Se transporta en vesículas de transición al aparato de Golgi, entrando por la cara cis.

4. A medida que atraviesa los compartimentos del Golgi, la proteína sufre modificaciones postraduccionales (como glicosilación).

5. En la cara trans, se empaqueta en una vesícula que dará lugar a un lisosoma.

6. Finalmente, el lisosoma maduro contendrá enzimas capaces de degradar materiales fagocitados, actuando como el sistema digestivo intracelular.

Retroalimentación

Opción A

1. Indica el nombre de las biomoléculas poliméricas que se están sintetizando en el esquema y señala cómo se denominan esos procesos de síntesis. (Calificación 1 punto)

Las biomoléculas poliméricas que se están sintetizando en el esquema son el ARN mensajero (ARNm) y las proteínas. El proceso mediante el cual se sintetiza el ARNm a partir de una secuencia de ADN se denomina transcripción, mientras que el proceso en el que se produce la proteína a partir del ARNm se llama traducción.

• La transcripción implica la síntesis de una molécula de ARN utilizando el ADN como molde.

• La traducción es el proceso por el cual la información contenida en el ARNm se utiliza para ensamblar una cadena de aminoácidos que dará lugar a una proteína.

2. Explica qué es el promotor o región promotora e indica cuántas de estas regiones hay en el ejemplo que se representa en el esquema. Justifica tu respuesta. (Calificación 1 punto)

La región promotora es una secuencia corta de nucleótidos localizada en el ADN, justo antes del inicio de un gen. Su función principal es servir como sitio de reconocimiento y unión para la ARN polimerasa, que es la enzima encargada de iniciar la transcripción de ese gen. En otras palabras, el promotor marca el inicio de la transcripción de un gen específico por la ARN polimerasa.

En el esquema representado, hay solo una región promotora, ya que se está transcribiendo un único tipo de ARNm, aunque se estén sintetizando varias copias de este de manera consecutiva. Por tanto, solo existe una región promotora para ese gen concreto que se expresa en el esquema.

3. Con la información que se muestra en el recuadro ampliado, indica qué cadena, azul-5´ o rosa-3´, es la cadena molde. Justifica tu respuesta (Calificación 0.5 puntos)

La cadena molde para la transcripción es la cadena de color rosa-3'. La razón es que la ARN polimerasa lee la cadena de ADN en dirección 3' a 5' para sintetizar la nueva cadena de ARN en sentido 5' a 3'. Si en el esquema la cadena de color rosa está orientada de 3' a 5' y la ARN polimerasa avanza de izquierda a derecha, entonces dicha cadena es la utilizada como molde para la síntesis del ARN mensajero.

Opción B

1. Explica si el proceso, tal como se representa, tiene lugar en células procariotas, o en eucariotas o en ambos tipos. Justifica tu respuesta (Calificación 1 punto)

El proceso que representa la síntesis simultánea de ARNm y proteínas, tal como se ve en el esquema, tiene lugar exclusivamente en células procariotas. En estas células, tanto la transcripción (síntesis de ARN) como la traducción (síntesis de proteínas) ocurren en el mismo compartimento, el citoplasma. Por eso, es posible que un ARNm, incluso antes de estar completamente sintetizado, ya esté siendo traducido por los ribosomas para formar proteínas. En cambio, en las células eucariotas, la transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma, lo cual impide que ambos procesos se den de manera simultánea y acoplada como ocurre en los procariotas.

2. Indica el nombre y localización celular del enzima responsable de activación de los aminoácidos y del enzima responsable de la formación del enlace peptídico. (Calificación 1 punto)

• El enzima responsable de la activación de los aminoácidos se denomina aminoacil-ARNt sintetasa, y se localiza en el citoplasma de la célula, que es donde se produce esta unión entre cada aminoácido y su correspondiente ARN de transferencia (ARNt).

• El enzima responsable de la formación del enlace peptídico es la peptidil transferasa, que está localizada en los ribosomas, formando parte de la subunidad grande ribosómica. Esta enzima cataliza la unión entre los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica durante la traducción.

3. Todas las cadenas que se representan en el esquema como una sucesión de pequeñas esferas de varios colores tienen en el extremo una esfera de color negro. ¿Se puede saber a qué molécula corresponde dicha esfera negra del extremo? Justifica tu respuesta. (Calificación 0.5 puntos)

Sí, se puede saber: la esfera negra corresponde a la N-formil-metionina (en procariotas) o simplemente metionina (en eucariotas), que es siempre el primer aminoácido incorporado en el extremo N-terminal de la cadena polipeptídica. Esto se debe a que la traducción inicia en el codón de inicio AUG, que codifica para la metionina (o N-formil-metionina en procariotas), asegurando que todas las proteínas tengan este aminoácido (o su derivado) en el primer extremo.