Ejercicio resuelto de Transcripción · Biología · Galicia · 2022

Pregunta 6. GENÉTICA Y EVOLUCIÓN
Considere el siguiente fragmento de ADN:

$\begin{array}{l}5'\ \mathrm{G\ C\ T\ T\ C\ C\ C\ A\ A\ G\ C\ T\ T\ C\ C\ C\ A\ A}\ 3' \\3'\ \mathrm{C\ G\ A\ A\ G\ G\ G\ T\ T\ C\ G\ A\ A\ G\ G\ G\ T\ T}\ 5'\end{array}$

Suponga que la hebra superior del ADN que se muestra es empleada como molde por la ARN polimerasa:



a) Escriba la molécula de ARN que se transcribiría a partir de este segmento. Marque los extremos 5’ y 3’ del ARN transcrito.
b) Emplee el código genético (figura 4) para traducir este ARN y escriba la secuencia de aminoácidos, marcando los extremos carboxilo y amino del péptido obtenido.
c) Repita la operación suponiendo ahora que la hebra molde del ADN es la inferior.
d) Con esta información, ¿podría saber con certeza cuál de las dos cadenas de este fragmento de ADN se usa realmente como molde en la célula? Explique por qué.

$\textbf{a) Escriba la molécula de ARN que se transcribiría a partir de este segmento. Marque los extremos 5' y 3' del ARN transcrito.}$

La ARN polimerasa recorre la hebra molde en sentido 3' a 5' y sintetiza el ARN en sentido 5' a 3', colocando bases complementarias y sustituyendo la timina por uracilo.

La hebra molde es la superior, $\text{5'-GCTTCCCAAGCTTCCCAA-3'}$. El ARN resultante es complementario y antiparalelo de ella, es decir:

$\text{5'} - \text{UUGGGAAGCUUGGGAAGC} - \text{3'}$

Conviene comprobarlo enfrentando las dos moléculas, con el ARN escrito al revés para que las bases queden apareadas:

$\begin{array}{ll} \text{molde:} & \text{3'-AACCCTTCGAACCCTTCG-5'} \\ \text{ARN:} & \text{5'-UUGGGAAGCUUGGGAAGC-3'} \end{array}$

$\textbf{b) Emplee el código genético (figura 4) para traducir este ARN y escriba la secuencia de aminoácidos, marcando los extremos carboxilo y amino del péptido obtenido.}$

Se lee el ARN de tres en tres nucleótidos desde el extremo 5':

$\text{5'} - \text{UUG} \; \text{GGA} \; \text{AGC} \; \text{UUG} \; \text{GGA} \; \text{AGC} - \text{3'}$

$\text{Codón}$	$\text{Aminoácido}$ UUG	Leucina (Leu) GGA	Glicina (Gly) AGC	Serina (Ser) UUG	Leucina (Leu) GGA	Glicina (Gly) AGC	Serina (Ser)

El péptido obtenido es:

$\text{H}_2\text{N} - \text{Leu} - \text{Gly} - \text{Ser} - \text{Leu} - \text{Gly} - \text{Ser} - \text{COOH}$

El extremo amino corresponde al aminoácido codificado por el primer codón leído, el más próximo al extremo 5' del ARN, y el carboxilo al del último.

$\textbf{c) Repita la operación suponiendo ahora que la hebra molde del ADN es la inferior.}$

Si el molde es la hebra inferior, $\text{3'-CGAAGGGTTCGAAGGGTT-5'}$, el ARN transcrito resulta complementario de ella y, por tanto, idéntico en secuencia a la hebra superior, con uracilo en lugar de timina:

$\text{5'} - \text{GCUUCCCAAGCUUCCCAA} - \text{3'}$

Leído de tres en tres:

$\text{5'} - \text{GCU} \; \text{UCC} \; \text{CAA} \; \text{GCU} \; \text{UCC} \; \text{CAA} - \text{3'}$

$\text{Codón}$	$\text{Aminoácido}$ GCU	Alanina (Ala) UCC	Serina (Ser) CAA	Glutamina (Gln) GCU	Alanina (Ala) UCC	Serina (Ser) CAA	Glutamina (Gln)

Y el péptido es:

$\text{H}_2\text{N} - \text{Ala} - \text{Ser} - \text{Gln} - \text{Ala} - \text{Ser} - \text{Gln} - \text{COOH}$

Obsérvese que el resultado no tiene nada que ver con el del apartado anterior: un mismo fragmento de ADN codifica péptidos completamente distintos según cuál de sus dos hebras se use como molde. Esta es, por otra parte, una hebra que se llama codificante precisamente porque su secuencia coincide con la del ARN mensajero.

$\textbf{d) Con esta información, ¿podría saber con certeza cuál de las dos cadenas de este fragmento de ADN se usa realmente como molde en la célula? Explique por qué.}$

No, con esta información no se puede saber.

La razón es que quien decide cuál de las dos hebras se transcribe no es la secuencia del fragmento, sino el promotor del gen, y el promotor no aparece aquí. El promotor es una secuencia situada antes del comienzo del gen; la ARN polimerasa se une a él y esa unión determina a la vez en qué punto empieza la transcripción, en qué sentido avanza la enzima y, en consecuencia, cuál de las dos hebras lee como molde. Sin ver el promotor, cualquiera de las dos posibilidades es compatible con lo que se muestra.

Hay además un segundo indicio de que el fragmento es insuficiente: ninguno de los dos ARN obtenidos empieza por AUG, el codón de iniciación, de modo que ninguna de las dos lecturas corresponde al principio de una proteína. Estamos, por tanto, ante un fragmento interior de un gen, y ni siquiera podemos asegurar que la pauta de lectura empleada sea la correcta: bastaría empezar a contar un nucleótido más allá para obtener otros aminoácidos distintos.

Conviene añadir que la hebra molde no es siempre la misma a lo largo de una molécula de ADN. En un mismo cromosoma unos genes se transcriben a partir de una hebra y otros a partir de la otra, según hacia dónde apunte su promotor.