BIOLOGÍA (08)
CBC
Ciclo Básico Común
Tomados en el 2º cuatrimestre del año 2004.
Profesora: Susana Hernández
Cátedra: Nasazzi
Comisión: 10801
Lunes y jueves de 14 a 17 horas.
Sede Montes de Oca 1200
4º piso, aula 42
Ciudad Autónoma de Buenos Aires
República Argentina
Apuntes tomados como oyente.
ADVERTENCIA: Este material no ha sido producido por los docentes de la Cátedra. Este material ha sido producido por un oyente, por iniciativa propia y de modo independiente. Es una reconstrucción de los apuntes tomados como oyente. Cualquier error, ya sea conceptual, terminológico o de otra índole, no le compete a los docentes de la Cátedra.
Clase 23 - Índice - Clase 25
Clase 24
Lunes 15/11/2004
Repasamos algunos conceptos.
Si se diseca un trozo de hígado, las células remanentes entran en rápida proliferación para restablecer la masa y estructura original. ¿El ciclo de éstas se ha acortado o alargado? ¿A expensas de qué etapa?
Las células salen de G0 y entran nuevamente al ciclo celular de modo rápido directamente a la etapa S de replicación. Se corta la etapa G1 que de hecho es la más variable y la más larga. Hay que tener en cuenta que G0 es igual que G1 y se le llama así cuando la célula sale del ciclo celular (es como un G1 perpetuo).
Justificar si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: Dado que la ADN polimerasa sólo puede funcionar en el sentido 5'
3', esto implica que sólo puede trabajar sobre la hebra de ADN que va de 3'
5'.
Bueno esta afirmación no es verdadera, porque recordemos que aparecen los fragmentos de Okazaki, que son la sucesión de primer-ADN-primer-ADN-primer-ADN etcétera, que se genera en la cadena retrasada, en la que la ADN polimerasa, sintetiza en el sentido contrario a la enzima helicasa. De hecho hay fragmentos de Okazaki en ambas cadenas porque la replicación es bidireccional.
¿La relación A/T = C/G es sólo válida para las moléculas de ADN?
Muy bien, pensemos por un momento la relación que nos plantean. A es adenina, T es timina, C es citosina y G es guanina. A y G son purinas y T y C son pirimidas. A se empareja con T y G con C. Por lo tanto, debe haber la misma cantidad de A que de T y la misma cantidad de G que de C. Entonces si tenemos 8 actinas tendremos 8 timinas y si tenemos 3 guaninas tendremos 3 citosinas, por lo tanto:
A/T = C/G
8/8 = 3/3
1 = 1
Efectivamente la afirmación es correcta.
Podemos ver que también es cierto lo siguiente:
A+G = T+C
8+3 = 8+3
11 = 11
En el ARN esto no cuenta porque hay una única cadena.
Experimento de la licuadora
Hubo un experimento que demostró que es el ADN y no las proteínas el que lleva la información genética.
Se trabajó con bacteriófagos, que son virus de bacterias. Los bacteriófagos están formados por una cápsula de proteínas que contiene ADN en su interior. El bacteriófago inyecta su ADN en la bacteria y la infecta, luego dicho ADN se replica utilizando la maquinaria replicacional de la bacteria. Finalmente la bacteria estalla.
Para averiguar si el responsable es el ADN o la proteína, en un laboratorio se marcó el ADN del bacteriófago con fósforo radioactivo. La cápsula del bacteriófago es de proteína y a dicha proteína se la marcó con azufre radioactivo (el ADN no tiene azufre). Entonces del virus se podía diferenciar su ADN y de su proteína, ambos marcados de modo distinto. Se metió todo en una licuadora, los virus (bacteriófagos) y las bacterias y se sometió a licuación separando lo pesado de lo liviano. Lo pesado son las bacterias, las células. Los virus son lo liviano. Se encontró entonces que en el fondo pesado donde están las bacterias, había fósforo radioactivo, es decir, el ADN viral marcado con fósforo. En la parte liviana, la de los virus (bacteriófagos), se encontró el azufre radioactivo, es decir las proteínas de los virus, su cápsula.
Este experimento permitió determinar que lo que pasaba de los virus bacterianos (bacteriófagos) a las bacterias que quedaban infectadas, era el ADN viral y no las proteínas del virus. Es decir que la información genética está en el ADN.
Veamos ahora como ejercicio una pregunta que puede ser de parcial (examen). ¿En qué consiste el proceso de corte y empalme (splicing)? ¿Qué significa que puede ser alternativo y qué ventajas biológicas puede tener este proceso? ¿Todas las células vivas lo realizan?
Bueno, como recordarán el ARNm inmaduro tiene intrones y exones. El exón es el que se va a expresar y el intrón es el que se va a eliminar. Al final tendremos todos los exones juntos, unidos, y el ARNm ahora es más corto. Esto sucede en el núcleo, en la postranscripción. El splicing puede ser alternativo porque un intrón puede pasar a ser un exón y viceversa, resultando de ello un ARNm distinto que expresará una proteína distinta. Esto es una ventaja económica para la célula porque le permite tener menos ADN. El splicing y el splicing alternativo sucede solamente en eucariontes, no sucede en procariontes. No hay maduración del ARNm en procariontes. En eucariontes el ARNm es monocistrónico y en procariontes el ARNm es policistrónico.
Veamos otra pregunta distinta. ¿Qué ocurriría y qué consecuencias biológicas tendría si una célula pierde su capacidad de degradar sus ARNm?
Bueno, si no se degradan los ARNm se van a seguir sintetizando proteínas y eso puede dañar a la célula, porque las proteínas tienen que estar presentes en la proporción justa en el momento justo.
¿Todos los ARN tienen la misma vida media?
No. El ARNr es el que más tiempo dura. El ARNm es el que dura menos. El ARNt es intermedio.
¿Tendrá las mismas consecuencias la pérdida de un nucleótido en el gen que en el ARNm?
Acá tenemos que tener en cuenta que la pérdida de un nucleótido es más grave si ocurre en un gen porque afectará a la célula cada vez que haya transcripción y replicación. Si la pérdida del nucleótido ocurre en el ARNm entonces se afectará la traducción en la que participe dicho ARNm pero, como el ARNm tiene vida media corta esto será menos grave.
¿Cuáles son las fuentes de energía para la replicación, la transcripción y la traducción?
Acá recordemos que para la replicación se utilizan los nucleótidos trifosfatos y, al romper el enlace de los 2 fosfatos sobrantes se utiliza dicha energía para las uniones fosfodiéster entre los nucleótidos.
En el caso de la transcripción ocurre lo mismo. En la transcripción se utilizan solamente ribonucleótidos trifosfatos.
En el caso de la traducción recordemos que se utiliza energía en la etapa de activación del aminoácido, mediante la separación de 2 fosfatos del ATP para crear un enlace de alta energía entre el ARNt y el aminoácido, resultando de ello el transfer (aminoacil~
ARNt), gracias a la enzima aminoacil ARNt sintetasa. También se utiliza energía en la etapa de elongación, cuando el ribosoma se trasloca un codón en dirección 5'
3'.
Veamos otra pregunta. Si un oligopéptido está formado por las siguientes secuencias de aminoácidos ABCDEF, y luego de una mutación en el gen que lo codifica, la secuencia resultante es ABCXYZ, ¿cuál puede haber sido la mutación producida?
Acá recordemos que se puede tratar de una deleción, porque la deleción cambia todo el marco de lectura a partir del sitio de la mutación. También pudo haber sido una inserción, porque también cambia todo el marco de lectura a partir del sitio de la mutación.
¿Cuáles son los 2 pasos de la traducción que aseguran la correcta expresión del ARNm?
En este caso recordemos que la enzima aminoalcil-ARNt-sintetasa es específica y asegura que el ARNt se una con el aminoácido correcto. Este proceso selectivo es fundamental y por ello hay diferentes enzimas aminoacil ARNt sintetasa, al menos una por cada aminoácido. También es fundamental la etapa en la que el transfer se une utilizando su anticodón, al codón del ARNm. Esta unión también es fundamental.
Veamos un ejercicio de operón. ¿En qué condiciones de crecimiento, una mutación que anule la secuencia operadora del operón lactosa, no causaría problemas a la célula que lo sufre?
En este caso recordemos que normalmente el represor (la proteína regulatoria) se une al operador y, cuando aparece lactosa en el medio, la lactosa se une al represor y, entonces, el represor cambia su conformación y se suelta del operador, liberando al promotor (esto permite que se inicie la transcripción del ARNm). Si una mutación anula el operador, el represor no se podrá unir al operador y, entonces, el promotor estará constantemente libre para unirse a la ARN polimerasa que participa en la transcripción del ARNm, haya o no haya lactosa para degradar. Esto implica que si no hay lactosa para degradar, se va a gastar energía de modo inútil; pero la célula va a sobrevivir. Cuando sí hay lactosa en el medio, no causa problemas.
Otra pregunta distinta. Un cultivo bacteriano crece en un medio con lactosa como única fuente de energía. Explique si las siguientes mutaciones que anulan la función de la secuencia involucrada, afectarán o no el metabolismo normal de la célula:
- Secuencia regulatoria del operón lactosa.
- Gen de la ARN polimerasa.
- Uno de los genes estructurales del operón.
En este caso (1) de la secuencia regulatoria, no va a afectar el metabolismo, porque la transcripción del ARNm se va a realizar haya o no haya lactosa en el medio. Habrá gasto inútil de energía si no hay lactosa en el medio; pero no causará la muerte del organismo. En la pregunta (2) tenemos un caso muy grave porque al anularse el gen de la ARN polimerasa, no habrá enzima ARN polimerasa que realice la transcripción del ARNm y, por lo tanto, la célula no podrá degradar la lactosa, su única fuente de energía y, por lo tanto la célula morirá. En la pregunta (3) tenemos que alguna de las proteínas para degradar la lactosa no se podrá sintetizar. Es cierto que afecta a una (alguna) y no a todas las proteínas involucradas en la degradación de la lactosa; pero con esa proteína faltante seguramente la célula no podrá degradar correctamente la lactosa y por lo tanto morirá.
Veamos problemas de genética. Una mujer de 30 años tuvo una hermana que falleció por la enfermedad de Tay-Sachs a los 6 años. Esta enfermedad es autosómica recesiva. ¿Cuál es la probabilidad de que esta mujer sea portadora del alelo de la enfermedad?
Acá tenemos que tener en cuenta que de entrada se descarta la opción de que la mujer esté enferma y, por lo tanto, solamente interesan los casos en que podría ser portadora sana. Para estar enfermo hay que tener dos alelos anormales, porque la enfermedad es autosómica recesiva (se manifiesta en homocigosis recesiva). Esto implica que ambos padres deben tener el alelo anormal, y por ello la niña que murió era homocigota. Si representamos como (T) el alelo normal dominante y como (t) el alelo anormal recesivo, obtendremos del tablero de Punnet lo siguiente:
Del cuadro de Punnet resulta que la mujer tiene 2 probabilidades entre 3 de tener el alelo anormal en su genotipo, es decir genotipo (Tt). La opción (tt) ya dijimos que no se tiene en cuenta porque la mujer no está enferma. Por lo tanto, la probabilidad es de 2/3.
Veamos otro ejemplo. En los humanos el albinismo es una incapacidad genética para producir un pigmento y, es causada por un alelo recesivo de un cromosoma autosómico. Un hombre albino, que es hijo de un hombre albino y una mujer fenotípicamente normal, tiene hijos con una mujer de fenotipo normal cuyos padres eran ambos de fenotipo normal. De los cuatro hijos uno es albino.
- Indique los genotipos de todos los individuos mencionados y, señale cuál era la probabilidad que presentaba la pareja de tener hijos albinos.
- ¿Espera usted que la proporción de machos y hembras normales en la descendencia sea diferente?
Acá los datos que tenemos indican que para estar enfermo hay que tener genotipo homocigota recesivo. También indican que si un hijo resulta albino entonces ambos padres deben tener el alelo anormal. Utilicemos como nomenclatura (A) para el alelo normal dominante y (a) para el alelo anormal recesivo. Al hombre del caso lo llamaremos H1 y a su mujer M1. A los padres de H1 los llamaremos H0 al hombre y M0 a la mujer. A los padres de la mujer M1 los llamaremos H2 al hombre y M2 a la mujer.
El genotipo de H1 tiene que ser (aa) porque es albino. ¿Cómo es el tablero de Punnet de la fecundación de H0 y M0, es decir de los padres de H1? El hombre H0 tiene genotipo (aa) porque es albino y, la mujer M0 tiene que ser portadora sana porque dicen que es fenotípicamente normal, por lo tanto es heterocigota (Aa), y de allí resultó un hijo albino (aa):
Es decir que el genotipo de H0 es (aa) y el de M0 es (Aa). Por supuesto de ello resultó H1 que es albino de genotipo (aa). Esto por el lado del hombre y sus padres.
¿Y por el lado de la mujer M1 y sus padres H2 y M2? Los datos nos dicen que la mujer M1 es de fenotipo normal y que sus padres también son de fenotipo normal. Sin embargo sabemos que si la mujer M1 tuvo un hijo albino, entonces debe poseer el alelo anormal. Y si la mujer M1 tiene el alelo anormal pero es de fenotipo normal, entonces la mujer M1 es una portadora sana de genotipo heterocigota (Aa). Este alelo anormal lo debe haber recibido de sus padres que según los datos son fenotípicamente normales. Por lo tanto, los padres de M1 deben ser al menos uno de ellos, portador sano del alelo anormal, es decir, heterocigota (Aa). A modo de ejemplo, el hombre H2 puede ser de genotipo homocigota (AA) y la mujer M2 puede ser portadora sana del alelo anormal con genotipo heterocigota (Aa), resultando en la fecundación el siguiente tablero de Punnet:
Del cuadro vemos que el 50% de los descendientes portarían el alelo anormal, siendo heterocigotas (Aa); pero que el 100% sería de fenotipo normal.
Ahora, pasamos al caso del hombre H1 y la mujer M1 que son el caso que estudiamos. Sabemos que el hombre H1 es albino de genotipo homocigota (aa) y la mujer M1 es de heterocigota (Aa) con fenotipo normal. Hacemos el tablero de Punnet:
Vemos del tablero, que el 50% de sus hijos serían albinos, de genotipo homocigota recesivo (aa) y la probabilidad de ello es de 1/2. El 50% restante de los hijos serían portadores de fenotipo sano, de genotipo heterocigota (Aa), con una probabilidad de 1/2.
Respecto a la pregunta (2) sobre si la proporción de descendientes machos y hembras sanos sería diferente, debemos responder que sería igual la proporción, porque al ser una enfermedad autosómica, no involucra el sexo de los descendientes.
Clase 23 - Índice - Clase 25