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• Gabriela Cantillo

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Reto 6. Biología Molecular INTRODUCCIÓN Por “cultura general” las personas tenemos la idea de que somos lo que nuestro ADN es. Esto en gran parte es cierto, nuestro ADN define el color de nuestros ojos, la forma de nuestro cabello: si es liso o rizado, o incluso si tenemos mayor probabilidad de desarrollar hipertensión, diabetes o cáncer. Este reto está diseñado para que reconozcan cómo la información contenida en el ADN fluye y da origen a las características que nos identifican como individuos. Observen el siguiente video (ABRA AQUÍ) hasta el minuto 2:13:

Video 1. ¿Qué es el ADN y cómo funciona? (Stated Clearly. (30, agosto, 2012). What is DNA and How Does it Work? [Video]. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=zwibgNGe4aY) Presten atención a la siguiente situación: La anemia falciforme (AF) es una enfermedad que conlleva a la producción anómala de la proteína hemoglobina. Esta proteína está en los glóbulos rojos y es la encargada de que en este momento llegue oxígeno a todas las partes de tu cuerpo. Esta proteína está formada por cuatro subunidades (cuatro cadenas polipeptídicas): dos llamadas alfa (α) y dos llamadas beta (β). Observa la estructura de la hemoglobina:

Figura 1. Estructura de la hemoglobina. Los grupos hemo contienen hierro y se unen al oxígeno. Adaptado de Life: The Science of Biology (p.49), de D. E. Sadava, D. M. Hillis, H.C. Heller & M. Berenbaum, 2012, Sunderland, MA: Sinauer Associates. Copyright 2014 de Sinauer Associates, Inc.

Pregunta 1 (1 punto) Investiguen y seleccionen la respuesta correcta ¿En qué subunidad de la hemoglobina se encuentra el defecto que da origen a la anemia falciforme? y ¿Cuál es el defecto en términos de los aminoácidos que la componen?: ARNm Y EL CÓDIGO GENÉTICO El ARNm contiene instrucciones escritas con “palabras de tres letras”. Las letras, en realidad, son los nucleótidos. Cada grupo de 3 nucleótidos en el ARNm se conoce como codón. Observen la siguiente secuencia de ARNm, que tiene 4 codones:

Figura 2. Los codones en el ARN mensajero (ARNm). Cada codón especifica un aminoácido particular. Observen a continuación todos los codones posibles y los aminoácidos que codifican (esta tabla se conoce como el código genético):

Figura 3. Código genético. Primera, segunda y tercera letra se refiere a la posición de los nucleótidos en el codón. Adaptado de Life: The Science of Biology (p.289), de D. E. Sadava, D. M. Hillis, H. C. Heller & M. Berenbaum, 2012, Sunderland, MA: Sinauer Associates. Copyright 2014 de Sinauer Associates, Inc. Pregunta 2 (1 punto) De acuerdo con la figura a continuación ¿Qué nucleótido debe haber cambiado en el codón 7 del ARNm de la subunidad β para que la codificación cambie de ácido

glutámico a valina y que se desarrolle la anemia falciforme? Indique dos posibles respuestas.

Figura 4. Codones que codifican ácido glutámico y valina. Pregunta 3 (1 punto) Hasta el momento ha parecido que la traducción es sencilla, sin embargo, es un proceso complejo y muy coordinado. Observen cómo ocurre (ABRA AQUÍ):

Video 2. Traducción. (Proporcionado por Sinauer Associates y W. H. Freeman and Company, recursos del libro Life: The Science of Biology de Sadava, D. E., Hillis, D. M., Heller, H. C., Purves, W. & Orians, G. (2012) De acuerdo con la información suministrada en el video ¿Cuál sería la secuencia de aminoácidos correspondiente a la siguiente molécula de ARNm? (El G Cap es una molécula que veremos más adelante, por ahora no la tengan en cuenta)

Pregunta 4 (1 punto) Como observaron en el video, la traducción del ARNm requiere una molécula que transporte los aminoácidos hasta el ribosoma y los ubique en el orden correcto. Esta función está a cargo de un ARN especial: el ARN de transferencia (ARNt). Construyan una tabla como la que se muestra a continuación y complétenla con base en la siguiente secuencia de ARNm:

Pregunta 5 (1 punto) Investiguen si es es posible que el ribosoma lea el ARNm empezando por la cola poliA en eucariotas. Pregunta 6 (1 punto) Volviendo a nuestro caso de la Anemia Falciforme (AF). Observen la secuencia del ARNm de la subunidad β de la hemoglobina y respondan: ¿Qué sucedería si en el codón 7 (GAG) que codifica para ácido glutámico ocurre una mutación que cambia la primera letra de la tripleta de G a U?

Pregunta 7 (1 punto) Observen el segundo codón. Supongan que un ribosoma se encuentra con un ARNm en el que la G ubicada en la primera posición del codón 2 fue eliminada, ¿qué sucedería en la secuencia de aminoácidos? Escriban la nueva secuencia de aminoácidos.

PASOS DE LA TRADUCCIÓN Al igual que la traducción (síntesis de proteínas en el ribosoma), la transcripción es un proceso complejo y coordinado. Observen el siguiente tutorial (ABRA AQUÍ):

Video 3. Transcripción. (Proporcionado por Sinauer Associates y W. H. Freeman and Company, recursos del libro Life: The Science of Biology de Sadava, D. E., Hillis, D. M., Heller, H. C., Purves, W. & Orians, G. (2012)) Como observaron en el anterior video, la ARN polimerasa escoge una de las dos hebras de ADN para sintetizar el ARNm de forma complementaria. La hebra de ADN usada por la ARN polimerasa se denomina cadena templado o cadena molde. Observen:

Figura 5. Cadena templado de ADN y cadena naciente de ARNm durante la transcripción. Adaptado de Life: The Science of Biology (Tutorial animado Transcription), de E. Sadava, D. M. Hillis, H. C. Heller & M. Berenbaum, 2012, Sunderland, MA: Sinauer Associates. Copyright 2014 de Sinauer Associates, Inc. Pregunta 8 (1 punto) De acuerdo con el tutorial, si usted tiene la siguiente secuencia de ADN 5’ ATGTTGCTAGGCTAGCATCACGT 3’ ¿Cuál debería ser la secuencia complementaria de ARNm que se genera a partir de esta plantilla? Recuerden que: a. Los ácidos nucléicos se organizan en cadenas antiparalelas. b. La adición de nucleótidos sólo ocurre por el extremo 3’ de la cadena naciente de ARNm, de ahí la convención de escribirlos siempre de 5’ a 3’.

Les sugerimos resolverlo primero en papel, teniendo en cuenta los extremos 5’ y 3’ para que sea más sencillo buscar la opción correcta. ORGANISMOS PROCARIOTAS VS. EUCARIOTAS Los procesos de transcripción y traducción son diferentes entre organismos procariotas y eucariotas. Incluso la estructura de los genes es diferente entre ambos tipos de organismos. Observen la siguiente tabla que resume las diferencias más importantes en cuanto a los procesos de traducción y transcripción entre procariotas y eucariotas: Tabla 1. Comparación del proceso de expresión de genes entre procariotas y eucariotas.

Como observaron en la tabla 1, en eucariotas la estructura de los genes es más compleja, por esta razón, requieren de un procesamiento especial antes de que ocurra la traducción. Este procesamiento se conoce como modificación postranscripcional. Antes que de las moléculas de ARN pasen por las modificaciones post-transcripcionales se conoce como Pre-ARNm. Una vez han pasado por este procesamiento, se les denomina ARNm. Observen el siguiente video (ABRIR AQUÍ) en donde describen las modificaciones post-transcripcionales en eucariotas:

Video 4. Modificaciones post-transcripcionales en eucariotas (Proporcionado por Pearson Higher Education, recursos del libro Biological Science de Scott Freeman (2008).