3. Referente al material hereditario, su replicación y expresión
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| MADRID / SEPTIEMBRE 13. LOGSE / BIOLOGIA / EJERCICIO 3 OPCION A 3.- Con relación a la expresión y replicación el material gennético: a) Explique 4 diferencias entre el proceso replicativo de eucariota y el de procariotas (1punto) b) Defina qué son los intrones y los exones (0,5 puntos) c) Explique razonadamente si el ADN de una célula del páncreas y del hígado de un indivíuo contienen la misma información genética (0,5 puntos) a) Se deben a la mayor complejidad del ADN de eucariontes. Son:
b) Los intrones son secuencias de bases más o menos largas que se transcriben pero que no se traducen, es decir, no codifican una secuencia de aa. Los exones son secuencias que se transcriben y se traducen, es decir, tienen información para formar una cadena polipeptídica. El transcrito primario está formado por intrones y exones. Su maduración consiste en eliminar los intrones y unir los exones mediante un mecanismo que se denomina”empalme” o splicing. c) Todas las células de un organismo contienen toda su información genética. Por tanto las células de hígado y páncreas tienen todo el material genético de ese individuo y por tanto la misma información genética. MADRID / JUNIO 11. LOGSE / BIOLOGIA / EJERCICIO 3 OPCION A 3.- Referente al material hereditario, su replicación y expresión: a) Indique los tres componentes de un nucleótido de ADN. ¿Qué bases se unen por dos puentes de hidrógeno? ¿Qué bases se unen por tres puentes de hidrógeno? ¿Cuáles son las bases púricas? ¿Cuáles las pirimidínicas? (0,75 puntos). b) Indique las tres características de la replicación del ADN y qué significa cada una de ellas (0,75 puntos). c) Determine la secuencia de nucleótidos y polaridad de la cadena de ADN, a partir de la cuál se transcribió el siguiente fragmento de ARNm: 5´AGGUUUAACC3´ (0,5 puntos). a) Una pentosa -2´desoxirribosa-, una base nitrogenada (A,T,G o C) y una molécula de ácido fosfórico. Unidos por dos puentes A,T y por tres C,G. Son bases púricas A,G y pirimidínicas C,T. bSemiconservativa: a partir de una molécula parental se obtienen dos moléculas hijas, cada una de ellas con una cadena vieja y una nueva. Bidireccional: a partir del origen de replicación la síntesis de las nuevas cadenas se realiza en sentidos opuestos. Semidiscontinua: a partir del origen, una cadena se sintetiza de forma continua (lider) y la otra de forma discontinua, por fragmentos de Okazaki (retardada). c) 3´TCCAAATTGG5´ MADRID / SEPTIEMBRE EF 10. LOGSE / BIOLOGIA / EJERCICIO 3 OPCION A 3.- En relación al material hereditario y su expresión: a) Explique qué es la cromatina e indique su localización. Cite sus tipos y diga en qué se diferencian (0,5 puntos). b) ¿Qué es el nucleosoma? ¿Cuál es su estructura? (0,5 puntos). c) Copie la tabla en su hoja de examen y complétela. Tenga en cuenta los siguientes datos: anticodón para Tyr es AUA, el codón para Cys es UGU y el codón para Pro es CCU (1 punto).  a) Está constituida por filamentos de ADN. En la fase de reposo o interfase esos filamentos aparecen en forma de ovillo adosados a la lámina nuclear. Durante la reproducción celular la cromatina se organiza dando lugar a los cromosomas Estructura:
Función:
b) El ADN junto con las histonas da lugar a la fibra nucleosómica. En esta la unidad que se repite es el nucleosoma. El nucleosoma consta de un núcleo y un filamento de ADN. El núcleo esta constituido por un octámero de histonas formado por (H2A)2, (H2B)2, (H3)2 y (H4)2. Rodeándo al núcleo con casi dos vueltas, y relacionándolo con otros nucleosomas, se encuentra un segmento de ADN (140 pares de bases). Esta organización se conoce como “collar de perlas”. Entre dos nucleosomas hay un lazo internucleosómico, en el que la histona H1 se asocia al ADN en la salida de cada nucleosoma. c) ADN de doble cadena: T-A-T-G-C-T-C-C-T-T-G-T A-T-A-C-G-A-G-G-A-A-C-A ARNm trancrito U-A-U-G-C-U-C-C-U-U-G-U Anticodón apropiado en el ARNt A-U-A-C-G-A-G-G-A-A-C-A Aminoácidos incorporados a la proteína Ile-Ala-Gly-Thy MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGIA / EJERCICIO 3 OPCION B OPCION B 3.- Con referencia a distintos procesos biológicos: a) Para replicarse en células eucarióticas, un virus de ARN monocatenario (similar al del VIH) debe integrarse en el genoma de la célula huésped, que es ADN bicatenario. Explique las distintas etapas del proceso de replicación (1,5 puntos). b) Si en otro Planeta hubiera un ADN constituido por 6 nucleótidos distintos, existieran 216 aminoácidos esenciales y el código genético estuviera constituido por tripletes, ¿sería posible que existiera un mecanismo de traducción igual al de la Tierra? Razone la respuesta (0,5 puntos). a)Las fases de la replicación son; iniciación, elongación y terminación
Consiste en el desenrrollamiento y apertura de la doble hélice. Comienza en una región del ADN llamada “punto de iniciación” donde abundan las secuencias de bases GATC. El punto de iniciación es reconocido por proteínas específicas que se unen a él. Enzimas helicasas rompen los enlaces de hidrógeno que unen bases complementarias, abriendo la doble hélice. Cuando la doble hélice se abre se produce desenrrollamiento en esa zona, lo que provoca superenrrollamientos en las zonas vecinas. Las enzimas girasas y topoisomerasas evita esas tensiones. Después las proteínas de unión a cadena simple (SSB) se unen a las hebras individuales e impiden que se vuelvan a enrollar. Alrededor del origen de replicación se ha formado una “burbuja de replicación” o replicón en la que hay 2 zonas con forma de Y, denominadas “horquillas de replicación”, donde se van a sintetizar las nuevas hebras de ADN. La burbuja de replicación se va extendiendo a lo largo del cromosoma en los dos sentidos, por este motivo la replicación es bidireccional
Es la fase en la que se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra (molde) de la doble hélice original. Además de las enzimas que participan en la iniciación en la elongación intervienen ADN polimerasas. Hay varios tipos que se nombran I, II y III. Sus funciones son:
Las ADN polimerasas no pueden iniciar de cero la síntesis de la nueva cadena; necesitan un fragmento de 10 nucleótidos de ARN denominado “cebador o primer” con el extremo 3´ libre al que añadir los nuevos nucleótidos. El cebador se sintetiza por una enzima ARN polimerasa denominada “primasa”. La ADN polimerasa recorre las hebras molde en sentido 3´ 5´ y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3´(sentido de la hebra en formación 5´ 3´). Como la replicación sólo ocurre en un sentido y las 2 cadenas de ADN son antiparalelas, se planteaba cómo se efectuaría la replicación en los dos brazos de la horquilla. La solución la aportó Okazaki al encontrar que una cadena, la que se sintetiza en sentido 5´ 3, lo hace de forma continua como una sola unidad. A esta hebra se le denomina conductora o lider. Mientras que la otra (3´ 5´) se forma de manera discontinua como una serie de fragmentos sintetizados cada uno en el sentido 5´ 3´ que después se unen formando la “cadena retardada o retrasada”. Cada uno de los fragmentos requiere un cebador de ARN sintetizado por la primasa cada ciertos intervalos. La ADN polimerasa va eliminando el cebador y sustituyéndolo por ADN. Por último una ADN ligasa une los fragmentos obtenidos.
Cuando se llega a la secuencia de terminación o TerC las nuevas dobles hélices terminan de formarse y se separan  b) En el código genético humano tenemos 4 nucleótidos y 20 aa; las 4 nucleótidos forman tripletes y por tanto son 64 tripletes distintos, correspondiendo varios tripletes a cada aa a excepción de la metionina.En el supuesto planeta tiene 6 nucleótidos y 216 aa. Si los nucleótido se agrupan en tripletes serrán 63 es decir 216. Por tanto a cada aa le correspondería un triplete , pero no habría triplete de terminación o stop. Por tanto la traducción NO sería como en la tierra porque a cada aa sólo le correspondería un triplete y No habria tripletes de terminación. MADRID / JUNIO 08. LOGSE / BIOLOGIA / EJERCICIO 4 OPCION A OPCION A 4.- El esquema adjunto corresponde a un importante proceso biologico relacionado con el ADN: a)¿Qué proceso representa? ¿En qué fase del ciclo celular se produce? (0,5 puntos). b)¿Qué finalidad tiene este proceso? (0,5 puntos). c)A y B son las cadenas de nueva síntesis, indique la denominación de cada una de ellas. ¿Qué representan C y D? (0,5 puntos). d)¿Por qué tiene que producirse la estructura marcada como D? (0,5 puntos).  a)Representa de duplicación o replicación del ADN. Se produce en la fase S de la Interfase celular b)La finalidad es que en la división celular haya suficiente ADN para que a partir de una célula madre (sea esta hapoide o diploide) se formen 2 células hijas semejantes a la progenitora (tengan la misma cantidad de ADN, que la célula madre; es decir que ambas células hijas sean haploides, o diploides igual que su progenitora) c) A es la hebra lider o conductora y B es la hebra retardada. C y D representan las piezas o fragmentos de Okazaki d) Los fragmentos de Okazaki se producen porque la replicación sucede simultáneamente en las dos hebras de ADN y en sentido 5´￫ 3´. La ADN polimerasa necesita un cebador al que unir los nucleótidos correspondientes en sentido 5´￫ 3´; El cebador o primer va a ser un fragmento de ARN (sintetizado por la ARN primasa) al que la ADN polimerasa unirá los nucleotidos a su extremo 3´. Como la ADN polimarasa sólo une nucleotidos en sentido 5´￫ 3´, una de las hebras se formará de manera continua (la conductora), pero la otra se formará a “fragmentos” según se vaya abriendo la doble hélice al continuar el proceso de replicación. Estos fragmentos se unirán posteriormente, pero antes se eliminarán los cebadores de ARN por exonucleasas. Luego la ADN polimerasa sintetizará esos fragmentos y por último ligasas uniran los fragmentos. MADRID / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO OPCION A 4.- Con relación al proceso de replicación del ADN: a) ¿Qué es la replicación del ADN? (0,5 puntos). b) ¿Cuál es su significado biológico? (0,5 puntos). c) Si una cadena de un fragmento de ADN tiene la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' ¿Cuál es la secuencia y polaridad de la otra cadena de la doble hélice? (0,5 puntos). a) La replicación es un proceso de duplicación del ADN que ADN tiene lugar durante el período de síntesis del ciclo celular o fase S de la interfase, y se caracteriza porque a partir de una molécula de ADN, se forman dos iguales a ella e idénticas entre sí. Aunque se han propuesto varias hipótesis para explicar el mecanismo de este proceso, es, sin embargo, la hipótesis semiconservativa propuesta por Watson y Crick y demostrada experimentalmente por Meselson y Stahl en 1957 la de mayor aceptación actualmente. La replicación es semiconservativa porque las dos cadenas de nucleótidos que forman la doble hélice de ADN se conservan y sirven de molde para la síntesis de dos hebras complementarias. Por tanto, la replicación da como resultado dos moléculas de ADN, en las que cada una de ellas se conserva una cadena antigua, y la otra es nueva. b) El significado biológico de la replicación o duplicación del ADN es el de transmitir la información hereditaria. Este hecho garantiza que las dos nuevas células originadas por mitosis reciban la misma información hereditaria. c) Si una cadena de un fragmento de ADN tiene la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' Teniendo en cuenta que las dos cadenas que forman la doble hélice son antiparalelas y complementarias, la otra cadena tendrá la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' 5´ TAACCGTATCG 3´ d) La hipótesis actual sobre la duplicación o replicación del DNA ha sido propuesta por Konberg, Geffer y Dressler (1975). La replicación ha sido estudiada en E. Coli, por lo tanto nos referimos a una célula procariota. Se basa en los siguientes puntos: 1.- Se acepta el modelo de Watson y Crick sobre la duplicación semiconservativa del ADN que postula que cada hebra de ADN actúa como patrón para la replicación de las hebras hijas complementarias. Así se forman dos moléculas hijas, que tienen cada una hebra hija y otra parental. Los cuatro aspectos fundamentales de este modelo son: - Primero se separan las cadenas que son antiparalelas (una va en dirección 5´3´y la otra en dirección 3´5´) quedando las bases libres. - Los nucleótidos sueltos establecen puentes de hidrógeno con las bases libres, según la complementaridad de las bases. - Se establecen enlaces fosfodiéster entre dichos nucleótidos. La replicación comienza en un lugar del ADN que reconocen los enzimas encargados de la iniciación. En él, las dos hebras de DNA se desenrollan gracias a la acción de los enzimas conocidos como helicasas, formándose una horquilla de replicación. A partir, de aquí se inicia la replicación en dos direcciones, es decir, es bidireccional. La replicación es llevada a cabo por las ADN-polimerasas, que toman como molde la hebra parental y van adicionando nucleótidos complementarios para formar la hebra hija. La replicación es sentido 5´3´ en las dos hebras, pero las ADN-polimerasas no realizan la síntesis “de novo”, estos enzimas precisan de un polinuclétido de ARN, al cual añaden nucleótidos.. El segmento de ARN recibe el nombre de cebador o primer y es sintetizado por una ARN-polimerasa o primasa. En una de las hebras, la hebra conductora, la replicación se realiza de forma continua, pero en la otra hebra ocurre un problema al tener que replicarse en sentido 5´3´. En la otra hebra, la hebra retardada, debido a la incapacidad por parte de las ARN-polimerasas de sintetizar la nueva hebra complementaria de DNA en dirección 3´5´, partiendo de la horquilla de replicación y de un modo bidireccional, la única solución posible es la de su síntesis en pequeños fragmentos. Los fragmentos de Okazaki son sintetizados por la ARN-polimerasa III a partir de los cebadores sintetizados por la primasa. A continuación, la ADN polimerasa I elimina los cebadores gracias a su actividad exonucleasa, y rellena los huecos. Por último, una ligasa sella los fragmentos. MADRID / JUNIO 02. LOGSE / BIOLOGIA / OPCION A / EXAMEN COMPLETO OPCION A 4. En el proceso de duplicación del ADN en bacterias (Escherichia coli): a) Explique el significado de los siguientes términos: replicación semiconservativa y replicación bidireccional. (0,5 puntos) b) Explique brevemente el mecanismo de la síntesis de ADN en la cadena retardada. (1,5 puntos) a) La replicación semiconservativa del ADN fue propuesta por Watson y Crick y demostrada experimentalmente por Meselson y Stahl en 1957. La replicación del ADN tiene lugar durante el período de síntesis del ciclo celular o fase S de la interfase, y es semiconservativa porque las dos cadenas de nucleótidos que forman la doble hélice de ADN se conservan y sirven de molde para la síntesis de dos nuevas hebras complementarias. Los cuatro aspectos fundamentales de este modelo son: - Primero se separan las cadenas que son antiparalelas (una va en dirección 5´3´y la otra en dirección 3´5´) quedando las bases libres. - Los nucleótidos sueltos establecen puentes de hidrógeno con las bases libres, según la complementaridad de las bases. - Se establecen enlaces fosfodiéster entre dichos nucleótidos. La replicación comienza en un lugar del ADN que reconocen los enzimas encargados de la iniciación. En él, las dos hebras de DNA se desenrollan gracias a la acción de los enzimas conocidos como helicasas, formándose una horquilla de replicación. A Partir, de aquí se inicia la replicación en dos direcciones, es decir, es bidireccional. b) La replicación es llevada a cabo por las ADN-polimerasas, que toman como molde la hebra parental y van adicionando nucleótidos complementarios para formar la hebra hija. La replicación es en sentido 5´3´ en las dos hebras, pero las ADN-polimerasas no realizan la síntesis “de novo”, estos enzimas precisan de un polinuclétido de ARN, al cual añaden nucleótidos. El segmento de ARN recibe el nombre de cebador o primer y es sintetizado por una ARN-polimerasa o primasa. En una de las hebras, la hebra conductora, la replicación se realiza de forma continua, pero en la otra hebra, debido a la incapacidad por parte de las ARN-polimerasas de sintetizar la nueva hebra complementaria de DNA en dirección 3´5´, partiendo de la horquilla de replicación y de un modo bidireccional, la única solución posible es la de su síntesis en pequeños fragmentos, recibiendo el nombre de hebra retardada. Este problema se resuelve recurriendo a una replicación por fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki. Los fragmentos de Okazaki son sintetizados por la ADN-polimerasa a partir de los cebadores sintetizados por la primasa. Cuando la polimerasa choca con el fragmento de Okazaki siguiente, elimina los cebadores gracias a su actividad exonucleasa, y rellena los huecos. Por último, una ligasa sella los fragmentos. MADRID / JUNIO 04. LOGSE / BIOLOGIA/ EXAMEN COMPLETO OPCION A 4. Referente a la replicación: El siguiente esquema corresponde a la replicación de una molécula de ADN, en el que las flechas indican la dirección de replicación de las nuevas cadenas.  a) Indique lo que significan las letras A, B, C; y E ( 1 punto). b) Explique por qué es necesaria la síntesis de los fragmentos, señalados en esquema con la letra C, e indique los pasos necesarios para que se unan dichos fragmentos haciendo referencia al nombre y actividad de las enzimas implicadas en este proceso (1 punto). a) A. Hebra de replicación continúa del ADN. B. Hebra de replicación discontinúa del ADN. C. Fragmento de Okazaki. E. Cebador b) La replicación es llevada a cabo por las ADN-polimerasas, que toman como molde la hebra parental y van adicionando nucleótidos complementarios para formar la hebra hija. La replicación es en sentido 5´ → 3´ en las dos hebras, pero las ADN-polimerasas no realizan la síntesis “de novo”, estos enzimas precisan de un polinuclétido de ARN, al cual añaden nucleótidos. El segmento de ARN recibe el nombre de cebador o primer y es sintetizado por una ARN-polimerasa o primasa. En una de las hebras, la hebra conductora, la replicación se realiza de forma continua, pero en la otra hebra, debido a la incapacidad por parte de las ARN-polimerasas de sintetizar la nueva hebra complementaria de DNA en dirección 3´ → 5´, partiendo de la horquilla de replicación y de un modo bidireccional, la única solución posible es la de su síntesis en pequeños fragmentos, recibiendo el nombre de hebra retardada. Este problema se resuelve recurriendo a una replicación por fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki. Los fragmentos de Okazaki son sintetizados por la ARN-polimerasa III a partir de los cebadores sintetizados por la primasa. A continuación, la ADN polimerasa I elimina los cebadores gracias a su actividad exonucleasa, y rellena los huecos. Por último, una ligasa sella los fragmentos. |
