Ejercicio resuelto de Biología · 2020

Opción 1A (2.5 puntos)
La figura adjunta muestra, en su conjunto, el esquema de un proceso biológico de suma importancia. Observando la figura contesta a las siguientes preguntas:

a) (0.5 puntos) ¿De qué proceso puede tratarse?
b) (0.5 puntos) En el esquema se ven, de izquierda a derecha, tres biomoléculas diferentes, etiquetadas con (1), (2) y (3). Identifica cada una de ellas.
c) (1 punto) ¿Qué representan en (1) y (2) las letras T, A, C, G y U? ¿Por qué están emparejadas en (1) de esa manera?
d) (0.5 puntos) ¿Qué biomolécula de las tres (1, 2 o 3) contiene información para la síntesis de las otras dos?

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿De}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{tratarse?}}$

La figura recorre de izquierda a derecha tres moléculas encadenadas: una doble hebra de bases emparejadas, una hebra sencilla en la que las bases aparecen agrupadas de tres en tres, y una hilera de aminoácidos. Ese recorrido es el de la expresión génica, es decir, el paso de la información del gen a la proteína, que resume el dogma central de la biología molecular.

$\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{N}\stackrel{\text{transcripci}\acute{\text{o}}\text{n}}{\to }\mathrm{A}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{m}\stackrel{\text{traducci}\acute{\text{o}}\text{n}}{\to }\text{prote}\acute{\text{i}}\text{na}$

Comprende, por tanto, dos procesos: la transcripción, que copia el gen a ARN mensajero, y la traducción, que convierte la secuencia de codones en una secuencia de aminoácidos.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{ven,}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{izquierda}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{derecha,}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{diferentes,}}\mathbf{\text{etiquetadas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{(1),}}\mathbf{\text{(2)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{(3).}}\mathbf{\text{Identifica}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas.}}$

La biomolécula (1) es el ADN: se reconoce porque tiene dos hebras enfrentadas y antiparalelas —una va de $5^{\mathrm{\prime }}$ a $3^{\mathrm{\prime }}$ y la otra al revés— con las bases emparejadas entre sí, y porque contiene timina.

La biomolécula (2) es el ARN mensajero: es una sola hebra, sin nada enfrentado, y contiene uracilo en lugar de timina. Sus bases aparecen agrupadas de tres en tres por corchetes, que son los codones.

La biomolécula (3) es una proteína, o más exactamente la cadena polipeptídica que se está sintetizando: una sucesión de aminoácidos —Arg, Gly, Tyr, Thr, Phe, Ala, Val, Ser—, cada uno enfrentado al codón que lo determina.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{representan}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{(1)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{(2)}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{letras}}\mathbf{\text{T,}}\mathbf{\text{A,}}\mathbf{\text{C,}}\mathbf{\text{G}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{U?}}\mathbf{\text{¿Por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{emparejadas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{(1)}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esa}}\mathbf{\text{manera?}}$

Las letras representan las bases nitrogenadas de los nucleótidos. A es adenina y G guanina, que son púricas, con dos anillos; C es citosina, T timina y U uracilo, que son pirimidínicas, con un solo anillo. La timina aparece únicamente en el ADN y el uracilo únicamente en el ARN, lo que permite distinguir de un vistazo la molécula (1) de la (2).

En (1) están emparejadas siempre A con T y G con C, y ese emparejamiento no es arbitrario: obedece a dos razones que actúan a la vez.

La primera es geométrica. Una purina, con dos anillos, siempre se enfrenta a una pirimidina, con uno solo, de modo que la distancia entre los dos esqueletos se mantiene constante y la doble hélice conserva su diámetro uniforme de unos $2\text{ nm}$. Dos purinas enfrentadas no cabrían y dos pirimidinas dejarían un hueco.

La segunda es química. Los grupos capaces de donar y de aceptar hidrógenos solo quedan correctamente enfrentados en esas dos combinaciones: la adenina y la timina forman dos puentes de hidrógeno y la guanina y la citosina, tres.

$\mathrm{A}=\mathrm{T}(2\text{ puentes})\mathrm{G}\equiv \mathrm{C}(3\text{ puentes})$

De esta complementariedad se sigue la propiedad más importante del ADN: conocida una hebra queda determinada la otra, lo que permite copiar la información con fidelidad tanto en la replicación como en la transcripción.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{(1,}}\mathbf{\text{2}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{3)}}\mathbf{\text{contiene}}\mathbf{\text{informaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{otras}}\mathbf{\text{dos?}}$

La biomolécula (1), el ADN.

Es el archivo donde se guarda la información genética. Su secuencia de bases determina, por complementariedad, la secuencia del ARN mensajero (2), y esta a su vez determina, según el código genético y leyendo de tres en tres, el orden de los aminoácidos de la proteína (3).

La información fluye, por tanto, en ese sentido, y no al revés: la secuencia de la proteína no puede modificar la del ADN. La única excepción conocida son los retrovirus, que mediante la transcriptasa inversa sintetizan ADN a partir de ARN.