Ejercicio resuelto de Biología · 2022

Responda las siguientes cuestiones:

A. Escriba la secuencia de ARN mensajero que se transcribiría de la siguiente cadena hebra de una molécula de ADN bicatenario: [0,5 puntos]

$3^{\mathrm{\prime }}\dots \text{TACAAGTACTTGTTTCTTATT}\dots 5^{\mathrm{\prime }}$

B. Escriba la secuencia de aminoácidos que resultaría de la traducción. [0,5 puntos]

C. Suponga que las dos G se cambian por A, ¿cómo afectarían estas mutaciones a la secuencia de aminoácidos y qué tipo de mutación sería? Razone la respuesta. [0,5 puntos]

D. ¿Qué ocurriría si se eliminan las G? Razone la respuesta. [0,5 puntos]

1.ª base	U	C	A	G	3.ª base U	UUU Phe	UCU Ser	UAU Tyr	UGU Cys	U	UUC Phe	UCC Ser	UAC Tyr	UGC Cys	C	UUA Leu	UCA Ser	UAA STOP	UGA STOP	A	UUG Leu	UCG Ser	UAG STOP	UGG Trp	G C	CUU Leu	CCU Pro	CAU His	CGU Arg	U	CUC Leu	CCC Pro	CAC His	CGC Arg	C	CUA Leu	CCA Pro	CAA Gln	CGA Arg	A	CUG Leu	CCG Pro	CAG Gln	CGG Arg	G A	AUU Iso	ACU Thr	AAU Asn	AGU Ser	U	AUC Iso	ACC Thr	AAC Asn	AGC Ser	C	AUA Iso	ACA Thr	AAA Lys	AGA Arg	A	AUG Met	ACG Thr	AAG Lys	AGG Arg	G G	GUU Val	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gly	U	GUC Val	GCC Ala	GAC Asp	GGC Gly	C	GUA Val	GCA Ala	GAA Glu	GGA Gly	A	GUG Val	GCG Ala	GAG Glu	GGG Gly	G

$\mathbf{\text{A.}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{mensajero}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{transcribir}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{siguiente}}\mathbf{\text{cadena}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{bicatenario:}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El ARN mensajero se sintetiza por complementariedad y de forma antiparalela a la hebra molde, con uracilo en lugar de timina. Como la cadena dada está escrita en sentido $3^{\mathrm{\prime }}\to 5^{\mathrm{\prime }}$, el mensajero se lee en el mismo orden de izquierda a derecha, pero en sentido $5^{\mathrm{\prime }}\to 3^{\mathrm{\prime }}$:

$\text{molde: }{3}^{\mathrm{\prime }}\dots \text{TAC AAG TAC TTG TTT CTT ATT}\dots 5^{\mathrm{\prime }}$

$\text{ARNm: }{5}^{\mathrm{\prime }}\dots \text{AUG UUC AUG AAC AAA GAA UAA}\dots 3^{\mathrm{\prime }}$

$\mathbf{\text{B.}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{resultar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{traducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El mensajero empieza directamente por el codón de iniciación $\text{AUG}$, que fija el marco de lectura, y el séptimo triplete, $\text{UAA}$, es de parada. Consultando la tabla del código genético:

$\text{Met}-\text{Phe}-\text{Met}-\text{Asn}-\text{Lys}-\text{Glu}$

Resultan, por tanto, $6$ aminoácidos: el codón de parada no codifica ninguno.

$\mathbf{\text{C.}}\mathbf{\text{Suponga}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{G}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{cambian}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{A,}}\mathbf{\text{¿c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{afectar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{mutaciones}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a?}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Al sustituir las dos guaninas de la cadena molde por adeninas, la secuencia pasa a ser $3^{\mathrm{\prime }}-\text{TAC AAA TAC TTA TTT CTT ATT}-5^{\mathrm{\prime }}$, y el mensajero que de ella se transcribe:

$\text{ARNm: }{5}^{\mathrm{\prime }}-\text{AUG UUU AUG AAU AAA GAA UAA}-3^{\mathrm{\prime }}$

Han cambiado dos codones: $\text{UUC}$ ha pasado a $\text{UUU}$ y $\text{AAC}$ a $\text{AAU}$. Sin embargo, la secuencia de aminoácidos no varía en absoluto, porque $\text{UUC}$ y $\text{UUU}$ codifican los dos fenilalanina, y $\text{AAC}$ y $\text{AAU}$, los dos asparagina:

$\text{Met}-\text{Phe}-\text{Met}-\text{Asn}-\text{Lys}-\text{Glu}$

Se trata, por tanto, de una mutación génica por sustitución de bases —y, al cambiarse una purina por otra purina, de una transición— del tipo silencioso o sinónimo. Que no tenga ninguna consecuencia se debe a que el código genético está degenerado: hay $64$ tripletes para solo $20$ aminoácidos, y los codones sinónimos suelen diferir precisamente en la tercera base, que es la que aquí ha cambiado en ambos casos.

$\mathbf{\text{D.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ocurrir}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{eliminan}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{G?}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Si en lugar de sustituirlas se eliminan, la cadena molde queda con dos nucleótidos menos, $3^{\mathrm{\prime }}-\text{TAC AAT ACT TTT TCT TAT T}-5^{\mathrm{\prime }}$, y el mensajero pasa a ser:

$\text{ARNm: }{5}^{\mathrm{\prime }}-\text{AUG UUA UGA AAA AGA AUA A}-3^{\mathrm{\prime }}$

Como el número de nucleótidos perdidos no es múltiplo de tres, a partir del punto de la deleción se desplaza el marco de lectura: todos los tripletes siguientes se agrupan de otra manera y ya no codifican los mismos aminoácidos. Es lo que se conoce como mutación de desplazamiento del marco de lectura o frameshift.

En este caso concreto la consecuencia es especialmente grave, porque el tercer triplete resulta ser $\text{UGA}$, un codón de parada: la traducción se interrumpe y solo se sintetiza el dipéptido $\text{Met}-\text{Leu}$ en lugar de los seis aminoácidos originales. La proteína queda truncada y sin actividad biológica. Las mutaciones por deleción o inserción de un número de bases no múltiplo de tres son, por ello, mucho más dañinas que las de sustitución.