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Una serie de ejercicios resueltos sobre la síntesis de proteínas, un proceso fundamental en la biología molecular. Los ejercicios cubren conceptos clave como el código genético, la transcripción y la traducción, y proporcionan ejemplos prácticos para comprender cómo se sintetizan las proteínas a partir de la información genética.
Tipologia: Esquemas
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“Año de la recuperación y consolidación de la economía peruana”
ESCUELA DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA/LABORATORIO ENSAMBLAJE DE BASES NITROGENADAS Y CÓDIGO GENÉTICO. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS CURSO Bioquímica General DOCENTE Contreras Contreras, Ana Melva ALUMNOS Cabrera Bazán, Giancarlo Gavino Salinas, Beker William Mendez Chilon, Kiara Akemi Jesus Pineda Pineda Castillo, Jean Marcos Vega Parada, Mirella Jemina
Construya el código genético e identifique el número de triples o codones, codón de inicio y codones de termino y describa las características del código genético Solución El código genético consta de las siguientes características clave: Tripletes: El código genético utiliza secuencias de tres nucleótidos (codones) para codificar aminoácidos. Hay 64 combinaciones posibles de codones, lo que proporciona más que suficiente para representar los 20 aminoácidos utilizados en la síntesis de proteínas, así como codones de inicio y de terminación. Codón de inicio: El codón de inicio es AUG (adenina-uracilo-guanina), que codifica el aminoácido metionina. Además de codificar un aminoácido, el AUG también señala el inicio de la síntesis de proteínas. Codones de terminación: Hay tres codones de terminación que señalan el final de la traducción de una proteína. Estos son UAA, UAG y UGA , y no codifican ningún aminoácido. Redundancia: El código genético es redundante, lo que significa que varios codones codifican el mismo aminoácido. Por ejemplo, la leucina puede ser codificada por los codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG. Universalidad: El código genético es universal, lo que significa que la mayoría de los organismos utilizan el mismo código genético. Esto facilita la transferencia de genes entre diferentes organismos. No solapamiento: Los codones no se solapan, lo que significa que no comparten nucleótidos con otros codones. Cada codón se lee de manera no ambigua. En total, hay 64 codones diferentes en el código genético. Esto incluye los 61 codones que codifican aminoácidos y los tres codones de terminación. El codón de inicio AUG también se cuenta entre los 61 codones que codifican aminoácidos. EJERCICIO N°2: Dada la siguiente molécula de ADN, escriba la secuencia de ARN mensajero sintetizado a partir de la cadena superior. 3’ A T G C C A T T T T T G A 5’ T A C G G T A A A A A C T I I I I I I I I I I I I I A T G C C A T T T T T G A ARNm 5’ U A C G G A A A A A A C U 3’
Péptido: El péptido resultante será simplemente una metionina, ya que la traducción se detiene después del codón de terminación. La proteína sintetizada en este caso consistirá en una sola metionina EJERCICIO N°4: A partir de la cadena de ADN del ejercicio anterior, construya la cadena completaría. Marque la nueva cadena de 5´ a 3´. Ahora sintetice el ARNm y la complementaria. Marque la nueva cadena. ¿Es el mensaje el mismo? ¿Es la proteína igual a la sintetizada en el ejercicio anterior? (Recuerde que el ARNm es leído en la dirección cadena complementaria del ADN. Solución Para construir la cadena complementaria del ADN dado en el ejercicio anterior, seguimos la regla de apareamiento de bases: Hebra original (3' → 5'): 3' - A G A T T A C T C G A G C C G G T A A T C G G C - 5' Hebra complementaria (5' → 3'): 5' - T C T A A T G A G C T C G G C C A T T A G C C G - 3' Construcción del ARNm a partir de la nueva hebra complementaria: El ARNm se transcribe a partir de la hebra complementaria, reemplazando T por U: ARNm: 5' - UCU AAU GAG CUC GGC CAU UAG CCG - 3' Péptido: UCU= Serina (Ser); AAU= Asparagina (Asn); GAG= Ácido glutámico (Glu); CUC=Leucina (Leu); GGC= Glicina (Gly); CAU= Histidina (His); UAG= Codón de Terminación (STOP); CCG= (No se traduce, ya que STOP indica el fin de la traducción) ¿Es el mensaje el mismo? Sí, el mensaje es el mismo. La transcripción del ARNm en ambos casos produce la misma secuencia, ya que se obtiene a partir de la hebra complementaria del ADN en ambas situaciones. ¿Es la proteína igual a la sintetizada en el ejercicio anterior? Sí, la proteína sería la misma si en la secuencia estuviera presente un codón de inicio AUG. Como el ARNm resultante no cambia, la traducción generaría la misma secuencia de aminoácidos en ambos ejercicios. Sin embargo, en este caso, la secuencia dada no contiene el codón AUG, por lo que no se puede sintetizar una proteína funcional. EJERCICIO N° 5: A continuación, se presentan los anticodones del ARNt empleados por el sistema ribosomal de la célula donde se ha sintetizado una proteína.
Obtenga el ARNm y construya la molécula de ADN de doble cadena a partir de la cual esta proteína fue sintetizada. Muestre todo el procedimiento indicando la direccionalidad. Codones: 5´ G G C 3´ 3´ A C A 5´ 3´ G C G 5´ 3´ G U A 5´ 5´ G A C 3´ ARNm: 5´ G G C A C A G C G A U G G A C 3´ ADN de doble cadena: Hebra molde (3' → 5') :3' CCGACAGCGGTACTG 5' Hebra codificante (5' → 3'): **55' GGCTGTCGCCATGAC 3' Péptido: Glicina - Cisteína - Arginina - Histidina - Ácido aspártico EJERCICIO N° 6: Dada la siguiente cadena de ADN que acaba se ser abierta por la enzima helicasa: 3’ - T A C T A C G G C A T A G A G T C G A T T G C G A A T – 5’ a) Construir su cadena complementaria del ARNm ARNm: 3' – A U G A U G C C G U A U C U C A G C U A A C G C U U A –5' Complemento: 3' – U A C U A C G G C A U A G A G U C G A U U G C G A A U
El código genético fue descifrado en la década de 1960 por los científicos Marshall Nirenberg, Heinrich Matthaei y Har Gobind Khorana, quienes identificaron cómo los codones especificaban los aminoácidos. Un codón es una secuencia de tres nucleótidos en el ARN mensajero (ARNm) que codifica un aminoácido específico o una señal de inicio o terminación en la síntesis de proteínas. Ejemplo:
2. ¿Qué aminoácidos están codificados por un solo codón? Solo dos aminoácidos tienen un único codón: o Metionina (Met) → AGOSTO o Triptófano (Trp) → UGG 3. ¿Cuáles son los codones de terminación? Los codones de terminación (STOP) son tres: o UAA o Universidad Autónoma de Guanajuato o Universidad de Georgia Estos codones no codifican para ningún aminoácido y marcan el fin de la traducción en la síntesis de proteínas. 7. Utilice la tabla N°1 del código genético para indicar la cadena peptídica originada a partir del siguiente ARN mensajero: 5’ - A U G G U A C C C A A G-
Para traducir la secuencia de ARN mensajero (ARNm) : 5’ – A U G G U A C C C A A G – 3’ seguimos estos pasos: Paso 1 : Separar en codones (tripletes de bases) AUG - GUA - CCC - AAG Paso 2: Buscar cada codón en la tabla del código genético AUG → Metionina (Met) (codón de inicio) GUA → Valina (Val) CCC → Prolina (Pro) AAG → Lisina (Lys) Resultado: Cadena peptídica originada Met - Val - Pro - Lys
8. Utilice la clave genética para traducir/decodificar el siguiente mensaje: 3’ – G A
Para decodificar el mensaje 3' – G A A G G U C C C – 5' La secuencia de ADN en ARN es: 5' – C T T C C A G G G – 3' La secuencia de ARN correspondiente es:
ARNm (5'→3'): A U C A U C G G G U U A Péptido: AUC= Isoleucina (Ile); AUC= Isoleucina (Ile); GGG=Glicina (Gly); UUA= Leucina (Leu)
11. ¿Si el codón de inicio es el AUG, es decir todas las proteínas celulares de los eucariotas empiezan con el aminoácido Met (metionina)? Sí, en los eucariotas, el codón de inicio AUG codifica para el aminoácido metionina (Met), por lo que todas las proteínas comienzan inicialmente con este aminoácido. Sin embargo, esto no significa que todas las proteínas maduras conserven la metionina en su estructura final. Muchas proteínas sufren modificaciones postraduccionales, y en muchos casos, la metionina inicial es eliminada por enzimas específicas, como la metionina aminopeptidasa. Esto depende de la secuencia de la proteína y de factores celulares específicos. 12. A continuación, se le proporciona 11 fragmentos de ADN. En base a esa secuencia de nucleótidos, deberá formar su ARNm respectivo (codones), luego los anticodones de cada ARNt y por último el correspondiente aminoácido, para llegar a formar un polipéptido o proteína. Deberá recordarse que la síntesis de proteínas se inicia con AUG y se concluye con las tripletas correspondientes al punto final. Este proceso se realiza en el ribosoma.
ARNt (anticodones): UACCCCCCGGGGUUUUUGGGGGGGCCCCCGGGGUUUUUCCCCAU Aminoácidos: Met - Gly - Gly - Pro - Lys - Asn - Pro - Pro - Gly - Gly - Pro - Lys - Arg - STOP
