Definiciones Clave en Biología Molecular

Intrón:

Fragmento de un gen que no contiene información y, por lo tanto, no codifica.

Helicasa:

Enzima que abre la doble hélice del ADN, separando las dos hebras y formando la burbuja de replicación.

Telómero:

Extremo de los cromosomas, región del ADN que no codifica, pero que es altamente repetitiva. Otorga estabilidad al cromosoma, evita que los extremos se fusionen y marca el número de divisiones de la célula.

Codón:

Unidad básica del código genético que codifica para un aminoácido (aa). Cada codón está formado por tres nucleótidos, por lo que también se le denomina triplete. Cada codón se asocia a un anticodón de los ARNt, que son los verdaderos traductores, ya que, dependiendo del anticodón, se unen a un aa específico. Estos aparecen en la molécula de ARNm.

Cuestiones sobre Replicación y Expresión Génica

1. Diferencias entre hebra conductora y retardada en el proceso de replicación

La hebra molde del ADN se presenta en dirección 3’ → 5’, por lo que la síntesis de los nucleótidos se hace en sentido opuesto (5’ → 3’).

En la síntesis de esta hebra complementaria participa la ADN polimerasa, que necesita un extremo 3’ libre sobre el que añadir los nucleótidos, y se forma un primer (cebador) por la enzima primasa.

En la replicación hay dos horquillas de replicación, una en cada extremo, ya que el proceso es bidireccional. La síntesis de una hebra se hará en sentido 5’ → 3’ (hebra continua o conductora). Pero la otra hebra, que se presenta en sentido 3’ → 5’, debe ser sintetizada de forma discontinua mediante fragmentos de Okazaki (hebra retardada).

2. Código Genético, Dogma Central y Mutaciones

a. ¿Qué es el código genético? ¿Qué dos grandes moléculas se relacionan entre sí?

Es el código que permite relacionar la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ARNm con la secuencia de aminoácidos (aa) que forman una proteína. Cada tres nucleótidos codifican un aa. Las dos grandes moléculas que se relacionan son el ARNm y los ARNt (que transportan los aminoácidos).

b. ¿Qué se entiende por dogma central de la biología molecular?

Es el concepto que surge para explicar cómo la información genética pasa de una generación a otra y cómo el ADN puede regir la construcción y el funcionamiento de un ser vivo. Según esto, el ADN es capaz de autoduplicarse en el proceso de la replicación y de transmitir esa información a una molécula de ARNm (transcripción), que se transformará en una secuencia de aa de un péptido (traducción). El dogma se ha complementado con el proceso de la autorreplicación del ARN y la retrotranscripción.

c. ¿Qué es una mutación génica? Ejemplos.

Es aquella que altera la secuencia de los nucleótidos de un gen y no se puede observar con microscopios ópticos. Ejemplos: sustitución de bases, pérdida de estas o adición.

3. Traducción de Secuencias

a. ¿Podría esta secuencia dar lugar a una de nucleótidos o a un péptido? ¿Cuántos aa tendría? ¿Cuál sería su secuencia?

Sí, daría lugar a un péptido que tendría 7 aa. Su secuencia sería:

(AUG)Met-Arg-Thr-Pro-Asn-Pro-Ile-FIN(UAG)

b. ¿Qué ocurriría con la traducción de esta secuencia?

Cambiaría el polipéptido que se formaría, dando lugar a otro distinto (asumiendo que la pregunta implica una alteración o mutación en la secuencia original).

4. Tipos de ARN y su Función

Los principales tipos de ARN son:

• ARNr (Ribosómico): Componente estructural de los ribosomas, esencial para la síntesis de proteínas.
• ARNt (Transferencia): Se une al ARNm en función de la complementariedad de las bases anticodón/codón. Su función es unir o enlazar aminoácidos y transportarlos hacia los ribosomas para poder sintetizar las proteínas.
• ARNm (Mensajero): Es quien lleva la información del núcleo al citoplasma para sintetizar las cadenas peptídicas.

Si la molécula b es el ARNm y la molécula d es el ARNt, el proceso mediante el cual se obtiene una proteína a partir del ARNm es la traducción. El ARNt (d) desempeña el papel de asociar a cada codón un anticodón para un aminoácido específico.

5. Modificaciones Post-transcripcionales del ARNm

¿Qué ocurre en el extremo 5’ del ARN una vez terminada la transcripción? ¿Y en el extremo 3’?

Una vez que finaliza la transcripción del ARNm:

• Extremo 5’: Se une un nucleótido modificado (el capuchón o cap 5′) formando una estructura que da estabilidad al ARNm y facilita su unión al ribosoma.
• Extremo 3’: Se añade una cola de poli-A, que son aproximadamente 200 nucleótidos de adenina, lo que protege al ARNm de la degradación.

Además, en eucariotas, se produce el proceso de maduración donde se eliminan los intrones y se empalman los exones (splicing).

6. La Traducción: Definición y Etapas

¿Qué es la traducción? ¿Cuáles son sus etapas?

La traducción es el proceso por el cual la secuencia de nucleótidos en el ARNm se transforma en la secuencia concreta de aminoácidos que forma una proteína.

Sus etapas son:

1. Activación del ARNt: Cada molécula de ARNt se une a un aminoácido por su extremo 3’. Para ello, emplea ATP, formando un aminoacil-ARNt.
2. Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une al ARNm, exponiendo su primer codón (AUG). Llega un ARNt que porta el aminoácido metionina. Esto forma el complejo de iniciación, al que se une la subunidad grande del ribosoma (que complementa la lectura).
3. Elongación: El ribosoma consta del sitio A (donde se unen los aminoacil-ARNt entrantes) y el sitio P (donde se forma el péptido). Este proceso comienza cuando llega un segundo aminoacil-ARNt al sitio A y una enzima realiza el enlace peptídico entre el péptido del sitio P y el nuevo aminoácido que porta este ARNt. Después, el ribosoma se desplaza tres nucleótidos, por lo que el dipéptido pasa al sitio P, dejando libre el sitio A para que se una otro aminoacil-ARNt. Este proceso se repite hasta formar todo el polipéptido.
4. Terminación: La traducción acaba cuando aparece un codón de parada (UAA, UAG o UGA). El polipéptido se separa, el ribosoma se disocia y el ARNm puede ser destruido.

7. Fragmentos de Okazaki y el Problema de la Replicación

Fragmentos de Okazaki y el porqué de su existencia.

Son los fragmentos de ADN que se sintetizan de forma discontinua en la hebra retardada durante la replicación. Su existencia se debe a que la hebra molde se presenta en sentido 3’ → 5’, y la ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos en sentido 5’ → 3’. De esta manera, esta hebra debe sintetizarse de forma discontinua, en pequeños segmentos.

Cada fragmento de Okazaki requiere de un ARN cebador que posteriormente será eliminado por una enzima. Debido a que la ADN polimerasa trabaja en sentido 5’ → 3’, el extremo 5’ de la hebra retardada quedaría incompleto tras la eliminación del cebador final. Por esta razón, los telómeros se van acortando en cada división celular (el problema del acortamiento de los extremos).

8. Naturaleza y Función del Cebador (Primer)

Describe la naturaleza de cebador o primer e indica en qué momentos interviene.

El cebador o primer es una cadena corta de ARN (generalmente de 40-50 nucleótidos) que se necesita para que la ADN polimerasa pueda comenzar la síntesis de la hebra complementaria al molde del ADN en la replicación. Esto es crucial, ya que la ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos sobre un extremo 3’ preexistente.

Los primers son sintetizados por la enzima primasa e intervienen al inicio de la síntesis de cada nueva hebra de ADN (en la hebra conductora) y al inicio de cada fragmento de Okazaki (en la hebra retardada).