Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · País Vasco · 2020

Opción 1B (2.5 puntos)
El 7 de noviembre de 2019 falleció Margarita Salas. Esta investigadora realizó importantes aportaciones con relación a las cuestiones que se tratan a continuación:

a) (0.5 puntos) Si la secuencia de bases de nucleótidos de una hebra es:
3’…..ATTCAGGATGACAGTATG…..5’
Escribe la secuencia de bases de la hebra de ADN complementaria.
b) (0.5 puntos) Escribe la secuencia de bases del ARN-m correspondiente a la hebra de ADN anterior.
c) (0.5 puntos) ¿Qué relación tiene el código genético con la síntesis de proteínas?
d) (1 punto) ¿Qué se entiende por replicación semiconservativa? Explícalo ayudándote de un esquema.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{nucle}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tidos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{es:}}\mathrm{<mrow><msup><mn\; mathvariant="bold">3</mn><mo\; mathvariant="bold"\; lspace="0em"\; rspace="0em">\prime </mo></msup><mo>\dots </mo><mtext>ATTCAGGATGACAGTATG</mtext><mo>\dots </mo><msup><mn\; mathvariant="bold">5</mn><mo\; mathvariant="bold"\; lspace="0em"\; rspace="0em">\prime </mo></msup></mrow>}\mathbf{\text{Escribe}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{complementaria.}}$

Se aplica la complementariedad de bases —adenina con timina y guanina con citosina— y se tiene en cuenta que las dos hebras son antiparalelas, de modo que si la dada se recorre de $3^{\mathrm{\prime }}$ a $5^{\mathrm{\prime }}$, la complementaria se escribe de $5^{\mathrm{\prime }}$ a $3^{\mathrm{\prime }}$.

$\begin{array}{ll}\text{Hebra dada:}& 3^{\mathrm{\prime }}\text{-ATTCAGGATGACAGTATG-}{5}^{\mathrm{\prime }}\\ \text{Hebra complementaria:}& 5^{\mathrm{\prime }}\text{-TAAGTCCTACTGTCATAC-}{3}^{\mathrm{\prime }}\end{array}$

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Escribe}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ARN-m}}\mathbf{\text{correspondiente}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{anterior.}}$

La hebra dada es la que puede actuar como molde, porque la ARN polimerasa la recorre en sentido $3^{\mathrm{\prime }}\to 5^{\mathrm{\prime }}$ y sintetiza el transcrito en sentido $5^{\mathrm{\prime }}\to 3^{\mathrm{\prime }}$. Se aplica de nuevo la complementariedad, con la única salvedad de que frente a la adenina del molde se coloca uracilo en lugar de timina.

$5^{\mathrm{\prime }}\text{-UAAGUCCUACUGUCAUAC-}{3}^{\mathrm{\prime }}$

Obsérvese que el ARN mensajero coincide con la hebra complementaria del apartado a) sustituyendo la timina por uracilo: ambas son complementarias de la misma hebra molde. Por eso a esa hebra complementaria se la llama hebra codificante o informativa.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{digo}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{prote}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{nas?}}$

El código genético es el diccionario que hace posible la síntesis de proteínas: la correspondencia entre la secuencia de bases del ARN mensajero y la secuencia de aminoácidos de la proteína.

Su unidad es el codón o triplete, tres bases consecutivas. Se emplean tripletes porque los dobletes solo darían $4^2=16$ combinaciones, insuficientes para veinte aminoácidos, mientras que los tripletes dan $4^3=64$; de ellos, 61 codifican aminoácidos y 3 son señales de parada.

La relación es directa: durante la traducción, el ribosoma va leyendo el mensajero codón a codón y cada ARN de transferencia, mediante el apareamiento de su anticodón con el codón, aporta el aminoácido que el código asigna a ese triplete. Sin esa correspondencia establecida y compartida por todos los seres vivos, la secuencia de bases no podría convertirse en una secuencia de aminoácidos.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{entiende}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{replicaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{semiconservativa?}}\mathbf{\text{Expl}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{calo}}\mathbf{\text{ayud}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ndote}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{esquema.}}$

Se entiende que, al duplicarse el ADN, cada una de las dos moléculas hijas conserva una hebra procedente de la molécula original y estrena la otra. Ninguna de las dos es enteramente nueva ni enteramente vieja: de ahí el nombre.

El mecanismo lo explica. La helicasa separa las dos hebras rompiendo los puentes de hidrógeno; cada una de ellas queda entonces expuesta y sirve de molde. La ADN polimerasa recorre cada molde y va colocando enfrente los nucleótidos complementarios, de modo que reconstruye la hebra que le faltaba. Al terminar hay dos dobles hélices, cada una formada por una hebra parental y una recién sintetizada, e idénticas entre sí y a la original.



Esta hipótesis, formulada por Watson y Crick, fue demostrada experimentalmente por Meselson y Stahl en 1958, cultivando bacterias en un medio con nitrógeno pesado y siguiendo después la densidad del ADN a lo largo de sucesivas generaciones. Sus resultados descartaron los otros dos modelos posibles, el conservativo y el dispersivo.

La ventaja de este mecanismo es la fidelidad: al conservarse siempre una hebra original como patrón, la información se transmite sin alteraciones de una generación celular a la siguiente.