Ejercicio resuelto de Biología · 2023

PREGUNTA 6. GENÉTICA Y EVOLUCIÓN.
La figura 4 se refiere a una célula eucariota. En relación a ella, conteste a las siguientes cuestiones:



A) ¿Qué moléculas son las representadas por los números 1, 2 y 3?
B) ¿Qué procesos son los representados por las letras A, B y C? ¿En qué lugar de la célula eucariota tiene lugar cada proceso?
C) Indique las enzimas responsables de llevar a cabo los procesos A y B.
D) En los eucariotas, ¿la molécula 2 está lista para realizar el proceso C tal y como sale del proceso B? Desarrolle la respuesta.

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{representadas}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{1,}}\mathbf{\text{2}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{3?}}$

La molécula 1 es el ADN, la doble hélice que aparece en la parte superior de la figura, dentro del núcleo.

La molécula 2 es el ARN mensajero, la cadena sencilla que ha salido del núcleo y se encuentra ya en el citoplasma.

La molécula 3 es la proteína, la cadena polipeptídica que se está formando en el ribosoma.

$\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{representados}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{letras}}\mathbf{\text{A,}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{C?}}\mathbf{\text{¿En}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{eucariota}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{proceso?}}$

$\text{Letra}$	$\text{Proceso}$	$\text{Lugar}$ A	Replicación del ADN	Núcleo B	Transcripción	Núcleo C	Traducción	Citoplasma, en los ribosomas

La figura recoge así los dos flujos de información del dogma central: la replicación, que conserva la información al duplicarla antes de la división celular, y la expresión génica, que la transfiere del ADN al ARN mensajero y de este a la proteína. Adviértase que la envoltura nuclear, dibujada como una curva, separa físicamente la transcripción de la traducción, algo que no ocurre en los procariotas.

$\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{enzimas}}\mathbf{\text{responsables}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{llevar}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cabo}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{procesos}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{B.}}$

La enzima responsable del proceso A, la replicación, es la ADN polimerasa. Añade nucleótidos de ADN sobre un extremo 3' libre, de modo que la nueva hebra crece en sentido 5' a 3'. No trabaja sola: la helicasa abre la doble hélice, las proteínas SSB mantienen separadas las hebras, la topoisomerasa deshace las tensiones del enrollamiento, la primasa sintetiza los cebadores y la ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.

La enzima responsable del proceso B, la transcripción, es la ARN polimerasa. Reconoce el promotor del gen, abre localmente la doble hélice y sintetiza el ARN copiando la hebra molde, también en sentido 5' a 3' y sin necesidad de cebador. En las células eucariotas hay tres: la ARN polimerasa I para el ARN ribosómico, la II para el ARN mensajero y la III para el ARN de transferencia.

$\mathbf{\text{D)}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{eucariotas,}}\mathbf{\text{¿la}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{2}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lista}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{realizar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{C}}\mathbf{\text{tal}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{sale}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{B?}}\mathbf{\text{Desarrolle}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

No. En los eucariotas, lo que sale directamente de la transcripción no es un ARN mensajero funcional, sino un transcrito primario o pre-ARN mensajero, que debe sufrir un proceso de maduración dentro del núcleo antes de poder traducirse.

Esa maduración comprende tres modificaciones.

La primera es la adición de la caperuza. Al extremo 5' se le une una 7-metilguanosina, que protege la molécula de las nucleasas y sirve de señal para que la subunidad pequeña del ribosoma la reconozca.

La segunda es la poliadenilación. Al extremo 3' se le añade una cola de unos doscientos nucleótidos de adenina, que también protege la molécula y facilita su salida del núcleo.

La tercera, y la más importante, es el corte y empalme o splicing. Los genes eucariotas tienen su secuencia codificante interrumpida por intrones, que se transcriben pero no deben traducirse. Un complejo formado por ARN pequeños nucleares y proteínas, el espliceosoma, los reconoce, los recorta en forma de lazo y empalma entre sí los exones. Solo entonces el mensaje queda con la pauta de lectura continua y correcta.

Si el ARN saliera al citoplasma sin madurar, el ribosoma traduciría también los intrones y la proteína resultante no tendría ni la secuencia ni la longitud correctas.

Este es, precisamente, uno de los rasgos que distinguen a los eucariotas de los procariotas: en estos últimos no hay intrones ni maduración, y la traducción puede empezar sobre el ARN mensajero cuando aún se está transcribiendo. El corte y empalme añade además una posibilidad de la que los procariotas carecen: el splicing alternativo, que combinando los exones de distinta manera permite obtener varias proteínas a partir de un mismo gen.