Cuestionario Acidos Nucleicos

 

Bioquímica I

Cuestionario Tema: ÁCIDOS

NUCLEICOS

1. Defín Defínanse anse llos os sigu siguiente ientess términos: términos: a) Gené néti tica ca..- Es el área de estudio de la biología que busca comprender y explicar  cómo cómo se transm transmite ite la her herenc encia ia bio biológ lógica ica de genera generació ciónn en genera generació ción. n. Se considera una de las áreas fundamentales de la biología moderna, abarcando en su interior un gran número de disciplinas propias e interdisciplinarias que se relacionan directamente directamente con la bioquímica y la biología celular. b) Re Repl plic icac ació ión. n.-- Es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (sintetizar una copia idéntica). De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "réplicas" de la primera. c) Tr Tran ansc scri ripc pció ión. n.-- Es el primer proceso de la expresión genética, mediante el cual se tr tran ansf sfie iere re la info inform rmac ació iónn cont conten enid idaa en la se secu cuen enci ciaa de dell ADN ADN ha haci ciaa la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. d) Esque Esquelet letoo azúcarazúcar-fos fosfat fato.o.- Ubicado en el exterior de la hélice que lleva cargas negativas nega tivas en los grup grupos os fosfa fosfato. to. In vitro, el ADN en soluci solución ón las cargas cargas se neutralizan por la unión de iones metálicos, típicamente por Na+. In vivo, las cargas son neutralizadas por proteínas cargadas positivamente. Estas proteínas  juegan un papel muy importante al determinar la organización del ADN en la e) célula. Bac acte teri rióófa faggo. o.-- Los virus son moléculas de DNA o RNA rodeadas por una envoltura proteica que necesitan células viables para poder replicarse. Los virus utiliz uti lizan an la ma maqui quinar naria ia met metab abóli ólica ca de las cé célul lulas as para para sintet sintetiza izarr su mat materi erial al genético y proteínas de la envoltura. Existen distintos tipos de virus que pueden infectar células procariontes o células eucariontes. Los bacteriófagos o fagos son virus que se reproducen en células procariontes. 2. Existen varias formas estructurales del DNA. Mencione y descríbase cada una. DNA A Cuando el DNA se deshidrata parcialmente el número de moléculas de agua unidas a cada nucleótido disminuye a unas 13 o 14, los pares de bases no se encuentran formando ángulos rectos con el eje hélice, si no que se inclinan 20 grados además la distancia entre los pares bases adyacentes se reduce un poco.

 

DNA B Estructura descubierta Watson y Crick, representa la sal sódica del DNA en condiciones de humedad elevada.

DNA Z  Muy diferenciada de la estructura B es más angosta, esta enrollada en espiral levógira,

3. De Desc scrí ríba base se la es estr truc uctu tura ra de orde orden n su supe peri rior or del del DN DNA A que que se deno denomi mina na superenrollamiento. El supererollamiento es un proceso en el cual el DNA se dobla y se tuerce para aliviar la tensión, permitiendo el empaque de las cadenas de DNA en cromosomas compactos. compactos. El superenrrollamiento del DNA consiste en que una larga molécula lineal de DNA se encuentra sobre una superficie plana. Tras juntarse los extremos, estos se sellan para formar un círculo desplegado. Debido a que esta molécula está sellada sin regiones laxas o sobregiradas, la hélice está relajada y permanece plana sobre una superficie. Si la molécula circular de DNA relajada se sujeta y se enrolla unas pocas veces, adopta la forma de superenrrollamien superenrrollamiento. to.

4. Defínanse los siguientes términos: Reglas de Char Reglas Chargaff.gaff.- La ley de Chargaff se basa en la relación cuantitativa de los nucleótidos que nucleótidos que forman la doble hélice del ácido desoxirribonucleico desoxirribonucleico (ADN),  (ADN), establece que la cantidad de adenina (A) adenina (A) es igual a la cantidad de timina (T) timina (T) y la cantidad cant idad de guanina guanina   (G) es igual a la cantidad de citosina  citosina  (C), es decir, el número total de bases purinas es igual al número total de bases pirimídinas (A+G = C+T). Efecto hipocrómico.- La disminución de la absorción de la luz UV disminuye aún más cuando se forma la doble cadena. Este fenómeno se denomina efecto hipocrómico y la desnaturalización provoca el efecto contrario, es decir, un incremento de la absorción de la luz (efecto hipercrómico). Trans Tr anspos posón. ón.-- Elemento genético transponible es una secuencia de ADN ADN que  que  puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de genoma de una célula célula,, un fenómeno conocido como transposición. En este proceso, se  pueden causar causar mutaciones mutaciones y  y cambio en la cantidad de ADN del genoma. s secuenenel ciamomento s Alu esde esu l inserción resultado laapmayoría arente dde e los un Familia Alu.- Ladonde retrotransposición nucleótidos se conservan idénticos. Transcriptoma.- Las lecturas de genes se llaman transcritos, y un tr transcriptoma anscriptoma es una colección de todas las lecturas de genes presentes en una célula.

5. Escríbanse tres propiedades biológicas facilitadas por el superenr superenrrollamiento. rollamiento. El superenrollamiento permite que se acerquen regiones de la molécula alejadas en su estructura primaria (estructura lineal del polímero), y esto es clave en procesos del ADN como:   

El empaquetamiento compacto La replicación La transcripción

 

6. Me Menc nció ióne nens nsee tr tres es di dife fere renc ncia iass en entr tree el DN DNA A de las las eu euca cari riot otas as y el de las las procariotas. Los genomas genomas eu eucar cariot iotas as son más gra grande ndess que los propio propioss de los procar procariot iotas. as. A diferencia de los genomas procariotas, formados en su totalidad por genes, la mayoría de las secuencias de DNA eucariota no parece tener funciones codificadas codificadas.. A diferencia de los genes procariotas, la mayoría de los genes eucariotas no son continuos (i.e., por  lo general contienen intrones). Las diferencias entre el DNA de las células eucariotas y las células procariotas son que las eucariotas poseen genomas que son extraordinariamente grandes comparado con el de las procariotas. Otra diferencia es que el AND de las células eucariotas está formado  por varias moléculas almacenadas almacenadas dentro del núcleo en forma de doble hélice hél ice dispue dispuesta stass de ma maner neraa lin lineal eal mientr mientras as que las cél célula ulass proca procario riotas tas tie tienen nen una única molécula larga, generalmente circular y de doble filamento, compacta y plegada. Tamb Ta mbié ién, n, el DN DNA A nu nucl clea earr se encu encuen entr traa fu fuer erte teme mente nte as asoc ocia iado do po porr pr prot oteí eína nas, s, nucleoproteínas e histonas, mientras que las procariotas tienen un DNA circular, sin extremos, 1 sólo cromosoma.

7. Desc Descríbas ríbasee la estr estructur ucturaa de un n nucle ucleosom osoma. a.  La estructura de un nucleosoma es la unión de las histonas al DNA, las histonas son un grupo gru po de proteí proteínas nas básica básicass peque pequeñas ñas que se encuen encuentra trann en todos todos los organi organismo smoss eucariotas. Las histonas, que son de cinco clases principales principales (Hl, H2A, H2B, H3 Y H4), tienen estructuras primarias semejantes entre las especies eucariotas.

8. Def Defína ínase se lo loss sigui siguient entes es té térmi rminos nos::     

DNA satélite: Son secuencias de DNA en las que muchas copias están dispuestas unas de otras. Cortee y empal Cort em palme: me: Proceso por el cual es posible unir varias combinaciones de exones para formar diversos mRNA. Método de determinaci determinación ón de llaa cadena: Se elige un cebador específico de forma que la síntesis de DNA comience en el punto de interés. Desnatura Desna turaliz lizació ación: n: Proceso por el cual las cadenas que se mantienen unidas  por las fuerzas de unión pued pueden en romperse. Retroposón: Frag Fragme ment ntoo de AD ADN N re repe peti titi tivo voss qu quee se in inse sert rtaa en lo loss cromosom crom osomas as desp después ués de habe haberr sido transc transcritos ritos de forma inversa a partir partir de cualquier molécula de ARN.

9. Escr Escríbans íbansee las diferenc diferencias ias es estruct tructural urales es entre entre el RNA y el D DNA. NA. Las diferencias estructurales entre el DNA y RNA son que el DNA está constituido por  una doble cadena polinucleotidica mientras que el RNA se compone de una cadena  polinucleotidica.. El DNA tiene una estructura espacial de doble hélice mientras que el  polinucleotidica RNA no presenta una estructura espacial definida.

10. Escríbanse las difer diferencias encias estructurales estructurales entre el RNA y el DNA. Las diferencias estructurales entre el DNA y RNA son que el DNA está constituido por  una doble cadena polinucleotidica mientras que el RNA se compone de una cadena  polinucleotidica.. El DNA tiene una estructura espacial de doble hélice mientras que el  polinucleotidica RNA no presenta una estructura espacial definida.

 

11. ¿Cuá ¿Cuáles les son las tres formas más comunes comunes del RNA? ¿Qué func funciones iones tiene tienen n en la célula? Las tres formas comunes del RNA son el RNAm, RNAr y RNAt. Sus funciones celulares respectivamente son las de intermediario para llevar información a contenida en el DNA al citoplasma, mensajero. La función celular del RNAr es ser intermediarios en la traducción de la secuencia de las bases del RNAm en los ribosomas. Los RNAt tien tienen en como como fu func nció iónn tran transp spor orta tarr al amin aminoo ác ácid idoo pa para ra co colo loca carl rlos os en po posi sici cion ones es específicas para formar las proteínas. 12. El DNA Z recib recibee su nombr nombree de la confor conformac mación ión en zig zig-za -zagg de los gru grupo poss fosfato. ¿Qué características características de la molécula de DNA permiten que se forme esta estructura distintiva? Las moléculas de RNA se diferencian de las de DNA en los siguientes aspecto aspectos: s:  

El RNA contiene ribosa en lugar de desoxirribosa Las bases nitrogenadas de RNA difieren de las propias del DNA (p, ejemplo., el uracilo sustituye a la timina y varias bases del RNA están modificadas de forma química)

Al contrario de la doble hélice del DNA, el RNA es de cadena individual. Es una doble hélice con enrollamiento hacia la izquierda. Tiene doce pares doce  pares de bases bases por   por  giro completo y se puede observar en segmentos de ADN con secuencia alternante de  bases púricas  bases  púricas y  y pirimidínicas  pirimidínicas (GCGCGC),  (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos de bases de bases nitrogenadas nitrogenadas.. Requiere de una concentración de cationes cationes superior  superior a la del ADN-B.

13. Exist Existee un par de bases cada 0.33 0.33 nm de DNA y la longitud total del DNA de una célula humana es de 2 m. Calcúlese el número de pares de bases de una sola célula. Suponiendo que en el cuerpo humano hay 1014 células, calcúlese la longitud total del DNA. Compárese esta distancia con la que existe entre la Tierra y el Sol (1.5 X 108 km). Existen cerca de seis millones de pares de bases en una célula humana. Suponiendo Suponiendo que hay unas I 0 l4 células corporales, la longitud total del DNA en el cuerpo humano es de ~2 X 10" km. Esta longitud estimada es unas mil veces la distancia de la Tierra al Sol.

14. Defínanse los siguie siguientes ntes términos: términos: Telóme ómero: ro: Es Estr truc uctu tura rass de lo loss ex extr trem emos os de lo loss cr crom omos osom omas as qu quee   Tel amortiguan la pérdida de secuencias codificadoras esenciales tras una ronda de replicación del DNA. Minisat isatélit élite: e: Re Regio giones nes rep repeti etidas das de dell genoma genoma hum human ano, o, formad formadoo por    Min repe repeti tici cion ones es en se seri riee de unid unidad ades es co comp mpue uest stas as de un unaa de dece cena na de nucl nu cleó eóti tido dos. s. Se util utiliz izan an como como ma marc rcad ador ores es en el di diag agnó nóst stic icoo de enfermedades genéticas genéticas y en las investigaciones forenses.   Perfil de DNA: Información contenida en las secuencias de ADN de cada persona, a excepción de los gemelos monocigóticos, es diferente  para cada individuo. individuo.   Intrón: Secuencia interpuesta no codificante en gen interrumpido que no se encuentra en el producto final de RNA.

 

 

Exón: Región en un gen interrumpido que codifica RNA y que acaba en el producto final.

14. Una muestra de DNA contiene 21% de adenina. ¿Cuál es su composición porcentual de bases? Su composición porcentual de base sería 79%

15. La temperatura de fu fusión sión de una molécula de DNA DNA incrementa al aumentar aumentar el contenido de ese GC. ¿Por qué? Existen cerca de seis millones de pares de bases en una celula humana, suponiendo que hay unas 1014 células corporales, la longitud total del DNA en el cuerpo humano es de -2 x 1011 km. Esta longitud estimada es unas mil veces la distancia de la tierra al sol. (Recuérdense que 1nm es 1-9 m). Los par pares es gua guanin nina-c a-cito itosin sinaa contie contienen nen tres tres enl enlac aces es de hidróg hidrógeno eno,, mientr mientras as que los adenina-timina sólo dos. Entre mayor sea el número de enlaces de hidrógeno que mantienen juntas las cadenas de DNA, mayor será el punto de fusión.

16. Defínanse los siguientes términos: Transversión. Transver sión.-- Una transversión es la sustitución de una purina (dos anil anillo los) s) por por un unaa piri pirimi midi dina na (un (un an anil illo lo)) o vi vice ceve vers rsa, a, en el ác ácid idoo desoxirribonucleico (ADN).1  por una reversión espontánea. espontáne a. Una transversión sólo puede ser revertida Epig Ep igen enét étic ica. a.-- Ha Hace ce refe refere renc ncia ia al es estu tudi dioo de lo loss fa fact ctor ores es qu que, e, si sinn corresponderse a elementos de la genética clásica, básicamente los genes,  juegan un papel muy importante en la genética moderna interaccionando con estos primeros. Agente intercalador.- Existen algunas moléculas - en este caso, también conocidas como "ligandos" - que pueden interactuar con el ADN. Los ligandos ligan dos pued pueden en interactu interactuar ar con DNA formando formando enlaces enlaces covalente covalentes, s, mediante uniones electrostáticas, o intercalamiento.1 La intercalación sucede cuando ligantes de un tamaño y naturaleza química apropiados encajan entre pares de bases de ADN. Line.- Los retroposones con longitudes de más de 5 kb se denominan LINE (elementos nucleares entremezclados largos). Las secuencias LINE contienen un promotor (una secuencia de bases en flujo ascendente de un gen. necesaria para el inicio de la transcripción) fuerte, una secuencia de integración (una secuencia de bases necesaria para la integración en otra molécula de DNA) y las secuencias codificadoras para las enzimas de transposición. Los LINE han experimentado replicación y mutación con el tiempo, y sólo un pequeño porcentaje de ellos son funcionales. Sine Sine..- Los SINE (elementos nucleares entremezclados cortos) tienen menos de 500 bp; aunque contienen secuencias de inserción, no pueden transponerse sin la ayuda de una secuencia LINE funcional. Los SINE se han expandido mucho con el tiempo hasta constituir 11% del genoma humano, con más de un millón de copias. La única inserción de SINE vincul vin culada ada con enf enferm ermeda edades des hum human anas as implic implicaa el eleme elemento nto Alu, Alu, qu quee media reco recombin mbinacion aciones, es, insercion inserciones, es, deleccio delecciones nes y reordenam reordenamiento ientoss cromosómicos. 17. Organícense los términos siguientes de forma jerárquica:

 

a. cromosoma b. gen c. nucleosoma d. par de bases nucleotídicas Gen, nucleosoma, par de bases nucleótidas, cromosoma.

18. Proporciónese la cadena complementaria y el RNA de transcripción que se produce a partir del siguiente segmento de DNA: 5 ' - AG GG G CCG TTA TCG TT-3' La cadena de DNA complementaria complementaria (escrita de la manera estándar en el sentido 5’ a 3’) es 5’ -AACGATAACGGCCCCT-3. La cadena de RNA es 5’ –AACGAUAACGGCCCCU3’.

19. Defínanse los siguientes términos:    

 

 

Transcriptoma Transcri ptoma..- Designa el conjunto completo de moléculas de RNA que se transcriben a partir del genoma de una célula. RNA no codificador.- Conocidos gracias al análisis de transcriptomas, forman una extensa y compleja red reguladora. Entre los ncRNA más import imp ortant antes es están están el mic microR roRNA, NA, el RNA co corto rto interf interfere erente nte y el RNA nucleolar corto. Los microRNA (miRNA) y los RNA cortos interferentes (siRNA) son de los ncRNA más pequeños y ambos intervienen en un  proceso de degradación de RNA llamado interferencia del RNA (RNAi). La RNAi, alguna vez llamada silenciamiento del RNA, probablemente surgió como un mecanismo de defensa. Se emplea para desactivar o degradar moléculas de RNA. RNA RN A cort cortoo nu nucl cleo eola lar. r.- Ju Junt ntoo co conn ci cier erta tass pr prot oteí eína nas, s, la lass sn snRN RNP P constituyen una máquina molecular llamada empalmosoma debido a su función: el corte y empalme es un paso clave en el procesamiento de los mRNA eucariotas. Los empalmosomas escinden intrones del pre-mRNA y luego unen los exones. De entre los más importantes, tenemos: Ul, U2, U4, U5 y U6 . Constituidos por 100 a 300 nucleótidos, los snRNA se combinan con varias proteínas para formar ribonucleoproteínas nucleares  pequeñas (snRNP (snRNP o "snurps"). Microsatélite.- Ta Tambi mbién én llama llamados dos repeti repeticio ciones nes de sec secuen uencia cia única única (SSR), existe una secuencia central de una a cuatro bp que se repite en tándem de lOa 100 veces. Se desconoce la mayor parte de las funciones de estas secuencias repetitivas. Debido a su gran número en los genomas y a su natura naturalez lezaa ple pleomó omórfic rfica, a, los micros microsaté atélit lites es se uti utiliz lizan an co como mo marc ma rcad ador ores es en el diag diagnó nóst stic icoo de en enfe ferm rmed edad ades es ge gené néti tica cass y en la lass investigacioness forenses. investigacione RNA corto interferente.- Es uno de los ncRNA más pequeños y ambos intervienen en un proceso de degradación de RNA llamado interferencia del RNA (RNAi). La RNAi, alguna vez llamada silenciamiento del RNA, probablemente surgió como un mecanismo de defensa. Se emplea  para desactivar o degradar moléculas de RNA con dos fines: (1) regular  la expresión génica en procesos de desarrollo mediante desactivación de

 

genes seleccionados y (2) proteger células contra genomas de RNA vírico.

20. ¿Qué son las poliamina poliaminass y cuál es su función en la estructura estructura del DNA? Son mol molécu éculas las poli poli ca catió tiónic nicas as co como mo la esp esperm ermidi idina, na, que ayudan ayudan a co compr mprimi imirr las estructuras del cromosoma.

21. Defínanse los siguie siguientes ntes términos: términos: Cadena consentido: Concepto general usado para comparar la polaridad de moléculas de ácido nucleico, particularmente ARN, y otras moléculas de ácidos nucleicos. Efecto hipocrómico: Es el incremento de absorbancia en un material. El caso más conocido es la hipercromicidad del ADN, que ocurre cuando el dúplex se desnaturaliza, dando dos cadenas sencillas que absorben más en el ultravioleta. Esta característica del ADN es una forma de seguir el  proceso de desnaturalizac desnaturalización ión de la molécula: a medida que el proceso avanza, se observa un incremento en la absorbancia. absorbancia. capa paci cida dadd de al algu guno noss el elem emen ento toss gé géni nico coss Transposición:  Es la ca (denominados transpones) transpones) de moverse de forma autónoma de un sitio del genoma a otro, e incluso entre varios genomas. tran ansf sfie iere re la in info form rmac ació iónn co cont nten enid idaa en la Transcrito:  Lo que se  tr 

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sdiversos ecuenciaARN de como l ADintermediarios. N hacia la secuencia de proteína  proteína utilizando  utilizando ARN como Elemen Ele mento to gen genéti ético co móv móvil il::  Lo Loss el elem emen ento toss ge gené néti tico coss mó móvi vile less so sonn elementos capaces de trasladarse de un lugar a otro insertándose dentro del DNA.

22. Descríbanse las características estructurales que estabilizan las moléculas de RNA. Interacciones hidrófobas. La nube de electrones del anillo de la base pi entre las bases  púricas y pirimídicas apiladas es relativamente no polar. El agrupamiento de los componentes de las bases de los nuc1eótidos dentro de la doble hélice es un factor  esta estabi bili liza zado dorr en la ma macr crom omol oléc écul ulaa trid tridim imen ensi sion onal al de debi bido do a qu quee mini minimi miza za su suss interacciones con el agua, aumentando de esta forma la entropía global. Enlaces de hidrógeno. Los pares de bases tan próximos forman un conjunto preferido de enlaces de hidrógeno, tres entre los pares GC y dos entre los pares AT. El efecto de "cremallera" acumulativo de estos enlaces de hidrógeno mantiene las cadenas en la orientación complementaria conecta. Apilamiento de bases. Una vez que las cadenas polinucleotídicas antiparalelas se han acerc acercado ado me media diante nte ap apare aream amien iento to de bas bases, es, el ap apila ilamie miento nto parale paralelo lo de las bases bases heterocíclicas casi planas estabiliza las moléculas debido al efecto acumulativo de las fuerzas débiles de van der Waals.

23. ¿Có ¿Cómo mo se retie retienen nen los pat patron rones es de met metila ilació ción n del DNA de una gene genera ració ción n celular a la siguiente? Véase el recuadro Bioquímica en perspectiva disponible en línea sobre epigenética y el epigenoma. La metilación del ADN en dinucleótidos CpG es uno de los mecanismos epigenéticos implicados en la regulación de la expresión génica en mamíferos. Los patrones de metilación son específicos para cada especie y tipo de tejido. La maquinaria implicada

 

comprende diferentes proteínas reguladoras incluyendo a las ADN metiltransferasas, desmetilasas putativas, proteínas de unión a CpG metilados, enzimas modificadoras de histonas y complejos remodeladores de la cromatina.

24. ¿Qué causaría más dañ dañoo a una célula: un error en la replicació replicación n del DNA o un error en su transcripción? transcripción? Un error de duplicación del DNA seguirá propagándose mientras las mismas cadenas duplicadas continúen replicándose, y así sucesivamente, por todas las "generaciones" ulteriores de moléculas de DNA. Un error de transcripción sólo dará por resultado una  pequeña cantidad de productos génicos defectuosos, en contraste con todos los  productos de una secuencia de DNA mutada. Considerando que un error de replicación r eplicación (a diferencia de uno de transcripción) es potencialmente permanente, se esperaría que una falla del proceso replicativo causara más daño celular.

25. Cuando un hidrocarburo aromático se intercala entre dos pares de bases apiladas, ¿qué efecto es posible en la estructura del DNA? En el ADN, el apilamiento π se da entre nucleótidos adyacentes y suma en la estabilidad de la estructura molecular. Las bases nitrogenadas de los nucleótidos están hechas de anillos de purina o pirimidina, consistentes ambos de anillos aromáticos Dentro de la molécula de ADN, los anillos aromáticos se ubican casi  perpendicularmente  perpendicula rmente a la dimensión longitudinal de las hebras de ADN. En consecuencia, las caras de los anillos aromáticos están alineados paralelamente unos a otros, permitiendo que las bases participen en interacciones aromáticas. A través de estas interacciones aromáticas, los enlaces π se extienden de los átomos participantes en los enlaces dobles, se traslapan con los enlaces π de las bases adyacentes. Éste es un tipo de enlace químico no covalente. Aunque un enlace no covalente es más débil que un enlace covalente, la suma de todas las interacciones de apilamiento π dentro de la molécula de doble hebra del ADN crean una gran red de energía estabilizante.

 26. ¿Qué efectos pueden tener las moléculas de hidrocarburos intercaladas en la replicación del DNA? Determinadas moléculas planas pueden distorsionar al DNA al insertarse (intercalarse) entre los pares de bases apilados de la doble hélice. Bien se eliminan pares de bases adyacentes o seproducen insertan pares de basesmutaciones nuevos. Si no cOlTigen, las eliminaciones las adiciones las llamadas porsedesplazamiento del marco deo lectura. Además, los cromosomas pueden romperse. Los colorantes de acridina son ejemplos de agentes intercaladores. La quinacrina es un colorante de acridina que se utiliza para tratar el paludismo y las tenías intestinales.

27. La AZT se usa en el tratam tratamiento iento del sida. Examínese su estructura y sug sugiérase iérase su mecanismo de acción. La AZT (azidotimidina) sustituye un grupo azida por el grupo 5’ –hidroxilo, que es necesario para crear los enlaces de fosfato de azúcar del esqueleto de DNA. Cuando la AZT se incorpora en la cadena de DNA creciente, el grupo 5’ –azida impide la adición del siguiente nucleótido y de este modo interrumpe el proceso de transcripción inversa. Mecanismo de acción de zidovudine (3'-azido-3'-deoxythymidine) en la replicación del VHI-1: es un análogo sintético de la pirimidina e inhibe los retrovirus de los animales y de los los ma mamí mífe fero ross (H (HTL TLVV-11 y VH VHI). I). El AZ AZT T es co conv nver erti tido do en tr trif ifos osfa fato to po porr la

 

fosforilación hecha por los enzimas celulares y así el AZT-TP es incorporado en la cadena nueva de ADN, inhibiendo su elongación (ya que no tiene los radicales -OH en la posición 3' ). El blanco del AZT TP es la transcriptasa inversa, inversa, que usa el AZT TP en lugar de la molécula habitual timidina trifosfato. El virus VHI puede volverse resistente a los efectos de la AZT, debido a las mutaciones que afectan a la estructura de la transcriptasa inversa (incluyendo cambios en los sitios activos del enzima).

28. Las reglas de Char Chargaff gaff se aplican al DNA, pero no al RNA. ¿Por ¿Por qué?  Las reglas de Chargaff solo se aplican a la molécula de ADN y no al ARN, ARN, porque este último está formado por una secuencia lineal o de hélice simple de nucleótidos y por no  poseer timina, en su lugar tiene uracilo uracilo (U).  (U).

29. ¿Cómo y por qué se modifican la lass bases del tRN tRNA? A? En  una célula hay aproximadamente un millón de copias de los tRNA más usados. En los humanos hay 1.300 copias de genes de tRNA, en las levaduras sólo 250 y sólo 60 en las bacterias. Los genes de los tRNA se encuentran agrupados (la mayoría) en 10 a 100 agrupamientos cromosómicos. cromosómicos. Los tRNA maduros miden de 75 a 80 nt, mientras que el transcrito trans crito primari primarioo suel suelee ser unos 15-3 15-300 nt mayo mayor. r. La secuencia secuencia que siguen los tRNA  para madurar es la siguiente: Se corta el pre-tRNA en la secuencia guía (líder) en 5’ mediante una RNasa. Se mantiene el fosfato extremo.el extremo 3’ no codificante que consiste en la De manera similar del se procesa secuencia U para el tRNA Tyr de levaduras. Normalmente son dos nucleótidos. Todavía en el núcleo se añade la secuencia CCA mediante la transferasa tr ansferasa terminal  —nótese la diferencia con procariotas, en los que la secuencia CCA suele venir  con el gen, mientras que el de eucariotas se añade después—. El extremo resultante es un 3’-OH. Se mo modi difi fica cann quím químic icam amen ente te las las base basess ni nitro troge gena nada das, s, pr prin inci cipa palm lmen ente te po por  r  metilación y conversión de uridinas en seudouridinas. En general, el 10% de las  bases de los los tRNA funcionale funcionaless presentan alguna alguna modificación ppostranscripciona ostranscripcional.l. Se procesa el intrón, que siempre es del grupo «IV».

30. ¿Cómo afecta el aagua gua la estructur estructuraa del DNA El agua agua esta estabi bili liza za la es estr truc uctu tura ra del del DN DNA A al un unirs irsee a gr grup upos os fo fosf sfat ato, o, a át átom omos os electronegativos de las bases nucleotídicas y a átomos de oxígeno 3 ' y 5 ' de desoxi des oxirrib rribosa osa.. Además Además,, la may mayor or entrop entropía ía de las mol molécu éculas las de ag agua ua circu circunda ndante ntess impulsa las interacciones hidrófobas entre las bases nucleotídicas dentro de la hélice

31. En co condi ndicio ciones nes fisio fisiológ lógica icas, s, el DNA se enc encuen uentra tra en for forma ma de DNA B. Sin emba em barg rgo, o, las las ho horq rqui uill llas as de RN RNA A y los los híbr híbrid idos os DN DNAA-RN RNA A adop adopta tan n la estructura de DNA A. Considerando Considerando las diferencias estructurale estructuraless entre el DNA y el RNA, explíquese este fenómeno. El DNA al ser una molécula de estructura doble hélice dextrógira es plectonémica por lo cual al separarse y formarse el híbrido DNA-RNA los planos de bases se vuelve oblicuos al eje de la doble hélice, cada vuelta de la doble hélice se produce a menor  distancia y el diámetro se expande con lo cual dan la forma característica del DNA A.

 

32. ¿Qué carac caracterís terísticas ticas estructural estructurales es del DNA producen producen la forma formación ción de surc surcos os mayor y menor? Al ser una estructura doble hélice dextrógira las dos cadenas al enrollarse una alrededor  de la otra crean los surcos mayor (más amplitud y profundidad) y menor (menos amplitud y profundidad).

33 33.. Ex Expl plíq íque uese se en té térm rmin inos os gene genera rale less como como part partic icip ipan an las las po poli liam amin inas as en la consecución consecució n de una estructura muy comprimida del DNA. Las poliaminas tienen carga positiva a pH 7, lo cual promueve la unión a las cargas negativas del esqueleto de DNA. La unión de las poliaminas vence la repulsión mutua de las cadenas adyacentes de DNA, haciendo que estas cadenas se empaquen de forma más estrecha. Esta moléculas poli catiónicas ayudan a conseguir la estructura tan comprimida del cromosoma ya que las poliaminas con carga positiva se unen al esqueleto del DNA cargado negativamente evitando la repulsión de cargas entre las espirales adyacentes de DNA.

34. AI contrario de la doble hélice del DNA, el RNA se encuentra como una cadena individual. ¿Qué efectos tiene esto sobre la estructura del RNA? A diferencia de la doble hélice del DNA, el RNA es monoeatenario. Por esta razón, el RNA puede enrollarse sobre sí mismo y formar estructuras tridimensionales singulares y con frecuencia bastante complejas (Fig. 17.26). La forma de estas estructuras la determina dete rmina el apar apareamie eamiento nto de base basess comp compleme lementari ntarias as de secuenci secuencias as específic específicas as de RNA, así como el apilamiento de bases y las interacciones que ocurren entre regiones de doble cadena (formadas a partir de regiones monocatenarias de la misma molécula o entre regiones mo- nocatenarias de moléculas vecinas) y lazos de RNA libres.

35. Jero Jerome me Vinograd Vinograd encontró que el DNA circul circular ar de un polioma poliomavirus virus se separa en dos bandas diferentes cuando se centrifuga. Una banda consta de DNA superenrollado superenro llado y otra de DNA laxo. ¿Cómo podría identificarse cada banda? La centrifugación permite separa en dos fases las molécula del ADN superenrollado que se sedimenta y el DNA laxo se encuentra en la fase superio superior. r.

36. laEladenina. 5-bromouracilo es unelaná análogo logo de la timina que normalmente se aparea apare a con Sin embargo, 5-bromouracilo a menudo se aparea con la guanina. ¿Por qué? El efecto de extracción electrónica del bromo incrementa la probabilidad de que el uracilo forme un enol. Este ultimo imita el patrón de enlaces de hidrogeno de la citosina. De tal modo, esta base puede aparearse con guanina. Al haber un gran grupo de xenobióticos en este caso el análogo de la base timina cuando se aparea con la guanina produce una mutación por transición.

37. El flujo de la infor informaci mación ón genética genética va del DNA al RNA y a las proteínas proteínas.. En determinados virus, el flujo de información va del RNA al DNA. ¿Es posible que dicho flujo de información comience desde las proteínas? ¿Por qué?  No es posible porque no hayARN unaaenzima de realizar el proceso de traducción inversa que permita sintetiza partir decapaz proteínas.

 

38. El VIH es un retrovirus. Sugié Sugiéranse ranse razones po porr las que la producción de una vacuna para evitar la infección por el VIH es tan difícil de conseguir. El VIH es un candidato muy difícil para el desarrollo de vacunas. Existen cepas del virus que tienen diferentes superficies proteicas que interactúan con las células humanas durante la infección. Las razones por las que no se ha conseguido la vacuna podrían ser: La falta de inmunidad natural al VIH Variabilidad de los tipos de VIH La falta de correlatos de inmunidad protectora La falta de un modelo animal que prediga con fiabilidad la eficacia de la vacuna en humanos

39. Se desea aislar el DNA mitocond mitocondrial rial sin rastros de DNA nuclear. nuclear. ¿Cóm ¿Cómoo se realizaría esta tarea? Los nucleos de las mitocondrias se obtienen de froma separada a partir de los tejidos utiliz uti lizan ando do la hom homoge ogene neiza izació ciónn cel celula ularr y lue luego go la centri centrifug fugaci ación ón en gradie gradiente nte de densidad. Los ácidos nucleicos de cada fracción de estos organelos se extraen con la ayuda de detergentes, solventes y proteasas (para eliminar las proteínas). El RNA se elimina mediante el tratamiento de cada muestra con Rnasa. El DNA de ambas clases de organelos se purifica más mediante centrifugación. Se debería aislar el orgánulo, fragmentarlo o extraer su núcleo y añadirle enzimas álcali o lisozima de modo que se precipiten los ácidos nucleicos y utilizar solventes.

40. A diferenc diferencia ia del DNA de enla enlace ce y del DNA desprot desproteiniz einizado, ado, los segmen segmentos tos de DNA enrollados en los núcleos de las histonas son relativamente resistentes a las acciones hidrolíticas de las nucleasas. ¿Por qué? Porque en los nucleásemos las varias histonas están rodeadas por un segmento de DNA superenrollado, estas histonas modifican la accesibilidad de distintos factores al DNA además la H1 impide que la cadena se desenrolle.

41. El conjunto de molécu moléculas de m RNA presente dentro dentro de una célula cambia cambia con el tiempo. Explíquese lalascausa. Cambia ya que el RNA participa directamente en la síntesis de las enzimas, de las  proteínas estructurales y de otros polipéptidos necesarios para generar todas las demás  biomoléculas que intervienen en el funcionamiento del organismo. La secuencia de  bases de cada RNA mensajero (mRNA) especifica la secuencia primaria de un  polipéptido particular. particular.

42. El DN DNA A y el RN RNA A son mo molé léccul ulaas con gran can anti tid dad de info inforrma macción ión. Explíquense la significancia y las implicaciones de esta afirmación. Cada base en los nucleótidos del DN A y del RNA tiene una forma específica con un contenido de información único. L a enorme cantidad de secuencias de nucleótidos  posibles permite una extensa capacidad de codificación, que los organismos utilizan  para especificar especificar la estructura molec molecular ular de todas su suss biomoléculas.

 

43. Se ha resue resuelto lto finalme finalmente nte el caso de un asesinato asesinato de un niño de 10 años en un pequeño poblado gracias a los esfuerzos de un detective que aprovechó una nueva base de datos estatal de DNA que contiene muestras de DNA de criminales condenados. Explíquese cómo se resolvió este caso, comenzando con la llegada de una unidad de peritos forenses al lugar del asesinato. ¿Qué avances tecnológicos hicieron posible la resolución del caso? Debido a las variaciones genéticas, las secuencias minisatélite de DNA se fragmentan de forma diferente. (Estas diferencias genéticas se denominan polimorfismos de la longitud de los fragmentos de restricción, o RFLP.) Tras separar los fragmentos de re rest stri ricc cció iónn segú segúnn su tama tamaño ño,, por por me medi dioo de el elec ectro trofo fore resi siss en ge gell de ag agar aros osa, a, y transf tra nsferi erirlo rloss a pap papel el filtra filtrante nte de nit nitroc rocelu elu-- los losa, a, se exp expone onenn a sonda sondass marcad marcadas as radiactivamente. Debido a que los tamaños de los fragmentos que se. unen a estas sondas se diferencian de una persona a otra, se han utilizado con éxito los patrones de  bandas para condenar o aabsolver bsolver a sosp sospechosos echosos de casos criminale criminales. s.

44. Algunos organismo organismoss se encuentran bajo cons considerable iderable presión par paraa aligerar sus ge geno noma mass a fi fin n de op oper erar ar de ma mane nera ra má máss efic eficie ient nte. e. Co Como mo resu resulta ltado do,, las las mitoco mit ocondr ndrias ias de las eucar eucariot iotas as ha han n perdi perdido do en may mayor or o men menor or grado grado la abrumadora mayoría de sus genes. Durante este proceso, varios cientos de geness mitoc gene mitocondr ondriale ialess se trans transfirie firieron ron al geno genoma ma nucl nuclear ear.. Sin embargo, embargo, las mito mi toco cond ndri rias as reti re enen en teundegeno geelectr noma ma con cos.n Rev la ísese capa capaci dad dtra de prod pr oduc ucir irctróni va vari rias as pro proteí teínas nas de trans tratien nspor porte ele ctrone ones. Revíse se cida el transp nspor orte te ele electr ónico co mitocondrial y sugiérase una razón por la cual estos organelos generadores de energía retuvieron los genes que producen este conjunto de moléculas. La energía que se libera durante la transferencia electrónica está acoplada a varios  procesos endergónico endergónicos, s, de los que el más importante es la síntesis de ATP. Otros  procesos inducidos por el transporte electrónico bombean Ca2+ al interior de la matriz mitocondrial y generan calor en el tejido adiposo marrón. Las coenzimas reducidas, que  proceden de la glucólisis, del ciclo del ácido cítrico y de la oxidación de los ácidos grasos, son las principales fuentes de electrones.

45. Dur Durant antee el pro proces cesoo inf infec eccio cioso, so, los virus virus puede pueden n inc incorp orpora orarr segme segmento ntoss del genoma del hospedador en sus estructuras. Explíquese el modo en que este fenómeno puede contribuir a la aparición de nuevas enfermedades o exacerbar patologías existentes. Con frecuencia, los virus infectan más de un hospedador. Algunas de las secuencias de ácidos nucleicos obtenidas de uno o más hospedadores dan a una partícula vírica una ventaja selectiva (p. ej., al facilitar el ataque a una célula hospedadora). Por ejemplo, los virus de la influenza humana a menudo se tornan más virulentos después de que han infectado pollos y cerdos.

46. Se ha calculado calculado que cada grupo grupo fosfato del DNAB puede formar enlaces enlaces de hidrógeno con seis moléculas de agua. Esbócese un diagrama de un enlace fosfodiéster de DNA con sus moléculas de agua unidas.

 

47. Los agentes alquilante alquilantess son compuestos que reaccionan reaccionan con grupos grupos hidroxilo y amino para formar moléculas alquiladas. Por ejemplo:

Cuando un ind Cuando indivi ividuo duo se expon exponee accide accidenta ntalme lmente nte a est estas as sus sustan tancia cias, s, div divers ersos os sistemas fisiológicos son afectados a través de alteraciones del genoma. No es raro que una de las consecuencias sea cáncer (proliferación celular descontrolada a causa del daño genómico) cuando ocurre una seriesugiérase de tales exposiciones. los conocimientos adquiridos sobre el genoma, en términos Aplicando generales cómo podría producirse cáncer. Puede ser por alquilación, proceso en el que las sustancias electrófilas atacan a las moléculas que poseen un par de electrones sin compartir. Cuando los electrófilos reaccionan con estas moléculas, por lo general añaden grupos alquilo que contienen carbono. La adenina y la guanina son muy susceptibles a la alquilación, aunque la timina y la citosina también pueden ser afectadas. Las bases alquiladas con frecuencia se aparean de forma incorrecta (p. ej., la metilguanina se aparea con la timina en lugar  de con la citosina) lo que conduce a posibles mutaciones por transición en las siguientes rondas de replicación. En el caso de la metilguanina, el par GC se transforma en el par  AT. Las mutaciones por transversión también pueden tener lugar cuando el grupo alquilante es voluminoso. Las alquilaciones también pueden promover la formación de un tautómero, que puedeeldar lugar a mutaciones de transición.LaEntre los agentes alquilantes se encuentran dimetilsulfato y la dimetilnitrosamina. mitomicina C es

 

un agen agente te alqu alquil ilan ante te con con do dobl blee func funció ión. n. Pued Puedee impe impedi dirr la sí sínt ntes esis is de DN DNA A entrecruzandoo las bases de guanina. entrecruzand

48. Los gemelos idéntico idénticoss comienzan la vida con genomas genomas y epigenomas idénticos. idénticos. ¿Cómo cambian éstos con la edad? Sugiérase el modo en que podrían usarse tales cambios como un recurso forense. [Sugerencia: Consúltese el recuadro Bioquímica en perspectiva disponible en línea sobre epigenética y el epigenoma, correspondiente correspond iente a este capítulo.] Durante la vida de cada hermano, su epigenoma cambiará en respuesta a interacciones con el ambiente. Un ejemplo es la exposición a agentes que modifican la metilación de las bases de DNA. A mayor edad de los hermanos, mayores serán las diferencias. L os dos individuos podrían distinguirse examinando sus diferencias epigenómicas (p. ej.. m ediante la tinción de sus cromosom as para observar los patrones de metilación). Esto no se cum ple en las secuencias de bases del DNA que permanecerían iguales en ambos individuos.

49. Se ha sug suger erido ido que el DNA de res restos tos fósiles fósiles pod podría ría extra extraers erse, e, clo clonar narse se y emplearse para revivir especies extintas. Coméntese sobre la factibilidad de esta idea. Esta idea es muy factible ya que se fundamenta principalmente en evidencias fósiles y anatómicas, la respaldan los datos de la secuencia primaria del citocromo c que indican que la proteína es idéntica en ambas especies. Se cree que los canguros, las ballenas y las ovejas, cuyas moléculas moléculas de citocromo c se diferencian por 1 0 residuos de la proteína humana, evolucionaron evolucionaron a partir de un antecesor común que vivió.

50. El fluorour fluorouracil aciloo es un análo análogo go estruc estructural tural de la timin timina. a. El flúor prom promueve ueve la enolización. ¿Cómo se utiliza este efecto en el tratamiento del cáncer? El fluo fluoro rour urac acil iloo es está tá clas clasif ific icad adoo como como un fá fárm rmac acoo de qu quim imio iote tera rapi piaa de ti tipo po antimetabolito que generalmente se encuentra en su forma enólica debido a que tiende a ser ser má máss ácid ácidoo qu quee el urac uracil ilo. o. Ac Actú túaa dura durant ntee fa fase sess es espe pecí cífi fica cass de dell ci cicl cloo ce celu lula lar, r, inhibiendo la síntesis de enzimas que participan en el proceso de transcripción del ADN en ARN, alterando la codificación de las cadenas que puede emparejarse de forma incorrecta produciendo la muerte celular.