Guia TP de Aula 2010

INDICEPÁGINA

OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………………………… 3

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DESAN LUIS

FACULTAD DE QUÍMICA, BIOQUÍMICA Y FARMACIA

GENÉTICA E INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOLECULAR

CARRERA: LICENCIATURA EN BIOQUIMICA.

GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA

Profesores Responsables: Susana Siewert-Silvana MarsaAuxiliares Docentes: Marita Rodríguez- Irma González

Esta guía contiene una serie de problemas y actividades que intentan acercarlos al mundo de la Genética y la Biología Molecular para que conozcan las herramientas y hechos científicos que se han ido labrando a través del tiempo y que hoy nos dan la

posibilidad de conocer cada vez mas acerca de nosotros mismos y de los diferentes organismos

existentes con los cuales convivimos.Es la intención introducirlos en la temática y estar

dispuestos a profundizar aquellos temas que despierten su curiosidad.

INDICE

OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………………………. 3 TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: MENDELISMO Y PROBABILIDADES ……………….. 4TRABAJO PACTICO Nº 2: HERENCIA LIGADA AL SEXO, CARACTERES INFLUIDOS Y LIMITADOS POR EL SEXO………………………………… 9TRABAJO PRACTICO Nº3: EXTENSIONES Y MODIFICACIONES DE LOS PRINCIPIOS BASICOS……………………………………………………………………………… 13TRABAJO PRACTICO Nº 4: ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DEL GENOMA HUMANO………………………………………………………………………………………….. 14TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 REPLICACION y REPARACION………………………….. 20TRABAJO PRACTICO Nº 6: TRANSCRIPCION………………………………………………. 25TRABAJO PRACTICO Nº 7: TRADUCCION……………………………………………………….. 29TRABAJO PRACTICO Nº 8: REGULACION DE LATRANSCRIPCION…………. 36 TRABAJO PRÁCTICO Nº 9: BIOLOGIA MOLECULAR DE LOS GENES …….. 40TRABAJO PRÁCTICO Nº 10. TECNOLOGIA DEL DNA RECOMBINANTE…. 44BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………………………. 50

OBJETIVOS GENERALES

2

Manejar el vocabulario específico de la asignatura. Lograr que el alumno adquiera destrezas en: Comprensión de los

mecanismos cuantitativos básicos y los métodos para predecir la herencia.

Aplicar dichos mecanismos (tablero de Punnet) en la resolución de ejercicios básicos.

Comprender los mecanismos cuantitativos básicos y los métodos para predecir la herencia de dos o más factores hereditarios simultáneos.

Aplicar dichos mecanismos en la solución de ejercicios con orientación clínica.

Reconocer y analizar los distintos patrones de herencia de las enfermedades, con ejemplos concretos de distintas enfermedades hereditarias autosómicas, ligadas al sexo, ligadas al cromosoma Y y mitocondriales.

Describir los componentes estructurales de los Ácidos Nucleicos. Entender y describir el código genético, la replicación del DNA y del

RNA y la síntesis de proteínas. Diferenciar y aplicar los conceptos más importantes de la clonación

como la técnica más contemporánea de la genética; y la identificación de oncógenos como causa importante de cáncer.

Distinguir la diferencia entre biotecnología e ingeniería genética. Comprender la forma básica en que actúa la ingeniería genética para

la obtención de recursos específicos. Analizar de qué forma incide la biotecnología en las enfermedades

para su posterior tratamiento y prevención. Profundizar los conocimientos sobre el genoma humano, tanto de su

organización como de los diferentes tipos de secuencia que en él se encuentran, haciendo énfasis en el PGH que ha permitido conocer la secuencia completa de genoma del hombre.

Desarrollar una actitud crítica frente a la información disponible.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: MENDELISMO Y PROBABILIDADES

3

1. Completar el siguiente esquema con los conceptos: Gen, alelo, homocigoto recesivo, heterocigoto.

4

Hermano Mendel, ya estamos cansados de comer arvejas!!

2. Usted acaba de iniciar su curso de genética y sorprendido con el modelo de estudio de Mendel decide repetir algunos de sus experimentos, para lo cual, elije una determinada flor de la que conoce que existen 2 colores, rosa y blanco. De manera que procede a cruzar una planta rosa (pura) con una blanca (pura) lo que le da por resultado una F1 toda rosa, en base a estos datos identifique:*Característica o gen estudiado.*Variantes alélicas*Alelo dominante.*Alelo recesivo.

3. En los siguientes pedigríes humanos los símbolos negros representan una condición fenotípica anormal, heredada de manera mendeliana simple. En cada pedigrí:

a) Indique si la condición anormal es dominante o recesiva.b) Describa los genotipos de todos los individuos que pueda.

5

1) 2)

3) 4)

4. El color azul de los ojos en el hombre se debe a un gen recesivo. Los padres de un varón de ojos azules tienen los ojos pardos.

a) ¿Cuáles son sus genotipos? ¿Qué probabilidad hay de que un segundo hijo tenga los ojos pardos? b) El hijo de ojos azules anterior se casa con una mujer de ojos pardos cuyos padres tienen ojos azules y ojos pardos, y que tiene un hermano de ojos azules. El matrimonio formado tiene un hijo de ojos pardos, ¿cuáles son los genotipos de los padres de la esposa, de los esposos y de su hijo?

5. La incapacidad para detectar el sabor amargo de la feniltiocarbamida (PTC) en la especie humana se debe a un gen recesivo frente al alelo que permite detectar el sabor amargo de la PTC. En un matrimonio en el que ambos padres son heterocigóticos para este locus, tuvieron 6 descendientes. Determine las probabilidades de las siguientes descendencias o familias:

a) Cuatro descendientes detectan el sabor amargo de la PTC y dos no lo detectan.

b) Todos distinguen el sabor amargo

c) Al menos uno de los descendientes detecta el sabor amargo de la PTC.

d) Los cuatro descendientes mayores distinguen el sabor amargo y los dos más jóvenes no lo detectan

e) Sólo uno de los descendientes detecta el sabor amargo de la PTC.

f) Si los cinco mayores detectan el sabor amargo, que el sexto no lo distinga.

6. La galactosemia es un carácter recesivo autosómico. Un matrimonio normal tiene un hijo afectado.

a) encontrar la probabilidad de que los dos hijos siguientes sean galactosémicos.

6

b) que de los cuatro hijos al menos uno sea también galactosémico.

c) que el hijo siguiente sea heterocigoto para el alelo recesivo.

d) que si el hijo galactosémico hubiese tenido un hermano gemelo este también hubiese sido galactosémico.

e) que el padre del hijo galactosémico sea heterocigoto.

7. La enfermedad humana anemia falciforme está producida por un gen en homocigosis. Los eritrocitos tienen forma de hoz y son incapaces de transportar el oxígeno adecuadamente. Las personas afectadas mueren antes de llegar a la edad adulta. Los heterocigotos no padecen la enfermedad, aunque sus eritrocitos adquieren forma de hoz en condiciones de baja concentración de oxígeno. Una mujer, cuyo hermano padece la enfermedad, desea asesoramiento genético antes de tener hijos. Las pruebas de sangre muestran que sus eritrocitos, situados en bajas concentraciones de oxígeno, adquieren forma de hoz. Su pareja es también heterocigota. Redacte un informe sobre los futuros hijos de la pareja. ¿Cómo son los padres de la mujer respecto al carácter que se estudia? 8. La braquidactilia es un carácter humano raro dominante que causa el acortamiento de los dedos. Varios estudios han puesto de manifiesto que aproximadamente la mitad de la progenie de matrimonios braquidactílicos x normal son braquidactílicos. ¿Qué proporción de descendientes braquidactílicos cabría esperar entre dos individuos heterocigótico?

9. La enfermedad de Tay-Sachs es una enfermedad hereditaria recesiva que causa la muerte en los primeros años de la vida. La presencia del alelo dominante resulta en fenotipo normal. Por otro lado la braquidactilia es provocada por un gen dominante B, letal en homocigosis, y su alelo recesivo b hace que los dedos sean normales. ¿Cuáles serán los fenotipos esperados en niños adolescentes de un cruzamiento entre padres heterocigotos para ambos loci?.

ALGO INTERESANTE!!

7

Lotería búlgara repite la misma combinación dos veces seguidas

Autor: Ifun Lunes, 21 Septiembre 2009

¿Casualidad o fraude? Esa es la pregunta que se hace Bulgaria después de que en los sorteos de la lotería de los pasados días 6 y 10 de septiembre las mismas seis cifras, entre un total de 42, fueran las elegidas por la fortuna para componer la combinación ganadora, que fue ratificada por las autoridades.

Según los expertos mencionados por los medios locales, la probabilidad de que salgan dos veces seguidas los mismos seis números es una entre 4,2 millones.

Una probabilidad tan reducida que las acusaciones de manipulación obligaron a las autoridades a iniciar una investigación al respecto.

Hoy, el Ministerio de Deportes anunció que no se han detectado irregularidades en los dos sorteos de este tipo de lotería, que se celebran siempre los jueves y domingos.

Una conclusión que parece dejar como única explicación que la casualidad quiso que los mismos seis números cayeran del bombo dos veces seguidas: 4, 15, 23, 24, 35 y 42.

En el primer sorteo no hubo acertantes de la combinación ganadora. En el segundo, 18 personas habían elegido la serie correcta y se llevaron 5.196 euros cada uno.

TRABAJO PACTICO Nº 2: HERENCIA LIGADA AL SEXO, CARACTERES INFLUIDOS Y LIMITADOS

POR EL SEXO.1.Las mujeres tienen los cromosomas sexuales XX, y los hombres los

cromosomas sexuales XY.

¿Cuál de los abuelos de un hombre no podría ser la fuente de los genes en su cromosoma Y?

a) La madre del padre. b) El padre de la madre.

c) El padre del padre.

d) La madre de la madre, padre de la madre, madre del padre.

e) La madre de la madre.

2. La hemofilia en humanos se debe a una mutación en el cromosoma X. ¿Cuál será el resultado del apareamiento entre una mujer normal (no portadora) y un hombre hemofílico?

3.El Talmud, un antiguo libro de leyes civiles y religiosas judías, establece que si una mujer da a luz dos hijos que mueren por hemorragia después de la circuncisión (extirpación del prepucio), los próximos hijos que tenga no deberán ser circuncidados. (Lo más probable es que la hemorragia se deba a la hemofilia, enfermedad ligada al X). Además, el Talmud establece que los hijos de sus hermanas no deberán ser circuncidados mientras que los hijos de sus hermanos deben serlo. ¿Esta ley religiosa es compatible con principios genéticos legítimos? Explique su respuesta.

4. Nystagmus es una enfermedad que causa visión doble por oscilación involuntaria de los ojos. Esta enfermedad está controlada por un alelo recesivo ligado al sexo. Un hombre y una mujer, ambos con visión normal, tienen cuatro descendientes, todos ellos se casan con individuos normales. El primer hijo varón tiene Nystagmus, pero tiene una hija normal; el segundo es normal y tiene una hija normal y un hijo también normal; la primera hija es normal y tiene 8 hijos todos normales; la segunda hija tiene dos hijas normales y dos hijos, uno normal y otro afectado.

a) Indicar el genotipo de todos los miembros de la familia.

b) Si los padres originales hubiesen tenido otro descendiente, ¿cuál es la probabilidad que tendría de ser un varón normal, un varón afectado y una hija afectada?

c) Si la madre original estuviese afectada y el padre fuese normal, ¿podría algún descendiente presentar el carácter recesivo ligado al sexo?

5. Una mujer lleva en uno de sus cromosomas X un gen letal recesivo l y en el

8

otro cromosoma, el dominante normal L. ¿Cuál es la proporción de sexos en la descendencia de esta mujer con un hombre normal?.

6. Un gen para el patrón de la calvicie es dominante en el hombre y recesivo en las mujeres. Un hombre no calvo se casa con una mujer no calva. Uno de sus hijos es calvo. Indique los genotipos de los parentales. Anote además en qué tipo de herencia ubicaría este problema.

7. Un gen recesivo ligado al sexo en los seres humanos produce hombres daltónicos cuando son hemicigotos y mujeres daltónicas cuando son homocigotos. Un gen influído por el sexo para el patrón de la calvicie es dominante en el hombre y recesivo en las mujeres. Un hombre calvo, heterocigoto, daltónico, se casa con una mujer no calva, con visión normal, cuyo padre fue daltónico y no calvo y cuya madre fue calva con visión normal. Enumere las proporciones fenotípicas esperadas en sus hijos? Anote además en qué tipo de herencia ubicaría este problema.

8. Se conoce un gen holándrico que codifica para el crecimiento de vello largo en la oreja. Cuando un hombre con pabellón velludo se casa con una mujer normal:

a) ¿Qué % de los hijos varones se espera que presenten el rasgo?b) ¿Qué proporción de las hijas tendrá el rasgo?c) ¿Qué proporción habrá de hijos velludos en las orejas y normal?

9

La calvicie puede ser beneficiosa…

Los hombres que se quedan calvos a los 30 son menos propensos a padecer cáncer de próstata.La mayoría de los hombres piensa que la calvicie es una maldición, pero eso podría cambiar a partir de ahora, ya que un estudio médico indica que los que son calvos a los 30 años tienen menos probabilidades de sufrir cáncer de próstata.

Científicos de la Universidad de Washington que estudiaron una muestra de 2.000 hombres de entre 40 y 47 años llegaron a la conclusión de que los altos niveles de testosterona que muestran aquellos que han perdido su caballo pronto están vinculados a un menor riesgo de padecer tumores de próstata.La mitad de los estudiados había padecido cáncer de próstata.Los investigadores compararon los índices de tumoración entre los que habían perdido el pelo a los 30 años y aquellos que no y llegaron a la conclusión de que los calvos tenían entre un 29 y un 45 por ciento menos de riesgo de sufrir cáncer de próstata.

L a calvicie se produce cuando los folículos pilosos de la cabeza se encuentran sometidos a una excesiva cantidad de dihidrotestosterona, que es un producto químico producido por la hormona testosterona.

Los altos niveles de esta hormona son los que, en opinión de los científicos, provocan la calvicie, pero también parecen proteger de la enfermedad.Jonathan Wright, profesor de la Universidad de Washington, reconoció que, en un principio, los resultados del estudio resultaron sorprendentes.La testosterona es la hormona responsable de características fuertemente masculinas, como la voz profunda, el mayor índice de masa muscular y la fortaleza de los huesos que caracterizan al género masculino.Los resultados de este estudio, que fueron inicialmente expuestos en otoño de 2004 pero se publican esta semana en el Journal Cancer Epidemiology, sugieren por tanto que los altos niveles de testosterona a edades tempranas pueden representar mayor protección contra los tumores de próstata.

DETERMINACION DEL SEXO.

1. ¿Cuál es el fenotipo sexual de personas con Síndrome de Turner, Síndrome de Klinefelter, duplo Y, así como en las mujeres poli-X?2. ¿Cuántos corpúsculos de Barr esperaría ver en las células humanas que contuvieran los siguientes cromosomas?a) XXX b) XY c) XO d) XXYe) XXYY f) XYY g) XXXY h) XXX3. Roberto tiene los cromosomas XXY (Síndrome de Klinefelter) y es ciego para los colores. Su madre y su padre tienen una visión normal para los colores pero su abuelo materno es ciego para los colores. Suponga que la anormalidad cromosómica de Roberto fue causada por no disyunción durante la meiosis. ¿En cuál de los padres y en qué división meiótica ocurrió la no disyunción? Explique su respuesta.4. Una mujer ciega para los colores y un hombre con visión normal de los colores tienen tres hijos y seis hijas. Todos los hijos padecen ceguera para los colores. Cinco de las hijas tienen visión normal de los colores mientras que una padece ceguera para los colores. Esta última tiene 16 años, es baja para su edad y nunca entró en la pubertad. Proponga un mecanismo que explique cómo heredó esta joven su ceguera para los colores.

10

ESTAN TRATANDO DE ENCONTRAR CON

QUIEN JUGAR TA-TE-TI.

LABORATORIO DE BIOLOGIA

TODOS LOS CROMOSOMAS X

TRABAJO PRÁCTICO Nº3: EXTENSIONES Y MODIFICACIONES DE LOS PRINCIPIOS BASICOS

1. La ptosis (caída del párpado) se puede heredar como un rasgo humano dominante. Entre 40 personas heterocigóticas para el alelo de la ptosis, 13 presentan ptosis y 27 tienen párpados normales.a)¿Cuál es la penetrancia de la ptosis?b) Si la ptosis exhibiera expresividad variable, ¿qué significaría? 2. Los grupos sanguíneos M, N, y MN son debido a los alelos LM y LN. El grupo Rh+ es debido aun alelo dominante (R) de otro gen y los grupos AB0 se deben a la serie alélica IA, IB e i. En un caso judicial de determinación de paternidad, dos hombres afirman que los tres descendientes de una mujer son suyos. ¿Conociendo los siguientes fenotipos sanguíneos, puede denegarse la paternidad?

Mujer A N Rh+Marido 0 M Rh+Amante AB MN Rh-Hijo 1 0 MN Rh+Hijo 2 A N Rh+Hijo 3 A MN Rh-

3. La audición normal depende de la presencia de por lo menos un gen dominante de cada uno de dos pares de genes: D y E. Si se examina la progenie de un gran número de matrimonios de genotipos DdEe por DdEe, ¿qué proporción genotípica esperaría Ud. encontrar?

4. Analice la siguiente genealogía y explique cómo es posible que los padres III-7 y III-9 tengan hijos con audición normal. Señale los genotipos posibles.

11

TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DEL GENOMA HUMANO

1. La siguiente actividad se realizara en grupo. Se leerá el texto atentamente y luego se procederá a contestar las preguntas

12

que figuran debajo relacionadas con el mismo. Para responderlas debe ayudarse de la bibliografía propuesta por la cátedra.

En base al texto anterior responda:a. ¿Cómo fuente de qué se utilizo el pelo? ¿Por qué?

13

Secuencian el genoma humano más antiguoHasta el momento sólo se han secuenciado ocho genomas humanos de tres regiones geográficas diferentes: uno africano,

cuatro europeos, uno chino y dos coreanos, pero ninguno de un hombre que vivió hace cientos de años.

“Inuk” murió hace más de 4000 años, vivió muy al norte del continente americano, en Groenlandia, y perteneció a la cultura

Saqqaq, una de las primeras culturas del Nuevo Mundo. Sus restos fueron descubiertos en 1980 en Qeqertasussuk, un lugar

arqueológico al suroeste de Groenlandia. No se pudo recuperar mucho, pero, bastó con un mechón de pelo.Que se conservó

fenomenalmente por miles de años, gracias al permafrost que cubre el territorio ártico.

Esta no ha sido la primera vez que los científicos intentan secuenciar el genoma de un hombre antiguo. Ya se ha secuenciado

con éxito el primer borrador del genoma del Neanderthal a partir del ADN obtenido de huesos y dientes. Pero este borrador sólo

comprende el 63% del genoma del Neanderthal. El principal problema en secuenciar un genoma antiguo es que el ADN empieza

a degradarse una vez que el organismo muere, a pesar que esté bien preservado. La deaminación de las citosinas y uracilos es

el principal problema porque resulta en incorporación de bases de manera errónea. Además, el ADN suele contaminarse con

ADN de virus, bacterias y de los mismos hombres modernos, ya sean al momento de la excavación o en los análisis de

laboratorio.

Para evitar estos inconvenientes, los científicos usaron las mismas técnicas usadas cuando secuenciaron el genoma del mamut.

Trataron de minimizar el contacto con el mechón de pelos, manteniéndolo congelado todo el tiempo. Además, en el laboratorio,

la muestra sólo fue manipulada por un investigador y le pusieron, al ADN antiguo, sondas específicas que detectaban algún tipo

de contaminación con ADN de hombres modernos. Finalmente, alrededor del 85% de ADN extraído fue de origen humano y un

15% de ADN desconocido con trazas de ADN de hongos, virus y bacterias. No se observó evidencias de contaminación con

ADN de algún miembro del equipo de investigación.

Usando secuenciamiento de alta resolución se logró una cobertura de 20X (o sea, ese 80% de ADN secuenciado unas 20 veces)

….

….Lo primero que saltó a la vista es que Inuk fue varón al identificar al cromosoma Y en su secuencia…. Se encontró el alelo A1

más el factor Rhesus, lo cual indica que tenía un tipo de sangre A positivo. Este tipo de sangre es muy frecuente en la costa este

de Siberia y el sur de China, esto podría sugerir que su origen puede estar en estas zonas y migraron al Nuevo Continente por el

estrecho de Bering. El locus HERC2-OCA2, que en los asiáticos esta asociado con un color de ojos marrón, sugiere que tenía

este color de ojos. SNPs en los cromosomas 2, 5, 15 y X sugieren que su color de piel no era clara como de los europeos y que

tenía un cabello oscuro y muy delgado, lo que indica que tenía un alto riesgo a sufrir de calvicie. Aún hay muchos SNPs que no

han podido ser descifrados los cuales nos podrían dar más pistas sobre su condición física y sus riesgos a determinadas

enfermedades.

Al comparar sus genes con los genes de personas modernas que viven en regiones aledañas, se observó que Inuk estaba

cercanamente relacionado con tres grupos rusos: los Nganasans, los Koryaks y los Chukchis. Esto sugiere que los antecesores

a Inuk colonizaron el Nuevo Mundo de manera independiente a los antecesores de los Inuits y los nativos americanos actuales,

quienes ya lo habían hecho muchos años antes que ellos desde Siberia por el estrecho de Bering.

Es muy importante secuenciar estos genomas para entender mejor como ha sido nuestro desarrollo como sociedad, de donde

provenimos, cual era la diversidad genética humana hace miles de años, como estaban adaptados a vivir en condiciones

climáticas más complicadas que las actuales, como sobrevivían a las mortales enfermedades que ahora nos aquejan. Muchas

respuestas pueden ser reveladas entendiendo como han evolucionado nuestros genes.

Referencia:

Rasmussen, M., Li, Y., Lindgreen, S., Pedersen, J., Albrechtsen, A., Moltke, I., Metspalu, M., Metspalu, E., Kivisild, T., Gupta, R.,

Bertalan, M., Nielsen, K., Gilbert, M., Wang, Y., Raghavan, M., Campos, P., Kamp, H., Wilson, A., Gledhill, A., Tridico, S., Bunce,

M., Lorenzen, E., Binladen, J., Guo, X., Zhao, J., Zhang, X., Zhang, H., Li, Z., Chen, M., Orlando, L., Kristiansen, K., Bak, M.,

Tommerup, N., Bendixen, C., Pierre, T., Grønnow, B., Meldgaard, M., Andreasen, C., Fedorova, S., Osipova, L., Higham, T.,

Ramsey, C., Hansen, T., Nielsen, F., Crawford, M., Brunak, S., Sicheritz-Pontén, T., Villems, R., Nielsen, R., Krogh, A., Wang, J.,

& Willerslev, E. (2010). Ancient human genome sequence of an extinct Palaeo-Eskimo Nature, 463 (7282), 757-762

DOI: 10.1038/nature08835

b. Que otros materiales biológicos puede proponer para la realización de análisis moleculares.

c. En que otras situaciones y/o casos se puede utilizar material biológico para la realización de análisis moleculares.

d. El término secuenciar será explicado mas adelante, pero para ir introduciéndonos en el tema, ¿que se imagina usted que es secuenciar? ¿Qué utilidad tiene la secuenciación para entender y/o leer el genoma antiguo?

e. Uno de los principales problemas para secuenciar genomas antiguos es la degradación. ¿Como se le ocurre a usted que puede afectar al material genético? ¿Qué ocurre con el citoplasma, el núcleo e histonas?

f. La deaminación de citocinas y uracilos es un problema. ¿Por qué? ¿Qué se imagina usted?

g. ¿A qué tipo /s de ácido /s nucleico/s afecta la deaminación de citocinas? ¿Y la de uracilos?

h. Como resultado de la secuenciación se sabe que el contenido del genoma antiguo en Adenina es de un 20%? ¿Y del resto de las bases?

i. El material genético antiguo puede estar contaminado con virus y bacterias. Si yo quisiera diferenciar el genoma humano de cada uno de ellos ¿cómo haría? Realice un cuadro comparativo entre los tres genomas.

j. Esquematice como entiende usted la siguiente relación:Sangre tipo A----------Alelo A1Factor Rhesus-----------Rh+

Responda las siguientes preguntas.

1. En el siguiente gráfico indique los diferentes niveles de organización del material genético

14

2. Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera:a) La información genética está codificada y se transmite a través

de las proteínas de un organismo.b) La información genética de todos los organismos está codificada

en el lenguaje de los ácidos nucleicos.c) La información genética está distribuida en las diferentes

estructuras celulares.d) El material genético debe contener información completa.e) La replicación del material genético debe realizarse fielmente.f) El material genético codifica fenotipos.

3. Si una molécula de DNA de cadena doble tiene 15% de timina ¿Cuáles son los porcentajes de las otras bases?

4. Un virus contiene 10% de Adenina, 24% de timina, 30% de guanina y 36% de citosina ¿Cómo es el material genético de este virus? . Fundamente su respuesta.

a) DNA de cadena doble.b) DNA de cadena simple.c) RNA de cadena doble.d) RNA de cadena simple.

5. Un estudiante mezcla algunas bacterias Streptococcus pneumoniae de tipo IIS muertas por calor con bacterias tipo IIR vivas e inyecta la mezcla en un ratón. El ratón se enferma de neumonía y muere. El estudiante recupera algunas bacterias del tipo IIS del ratón muerto. Si es el único experimento que realiza el estudiante ¿ha podido demostrar que la transformación se ha producido? ¿De que otra forma puede explicarse la presencia de bacterias tipo IIS en el ratón muerto?

6. Un estudiante de Doctorado manda a analizar 3 soluciones de extracción de ADN, le envían el siguiente informe. ¿Puede usted determinar qué tipo de estructura secundaria se encuentra presente en las soluciones?

Característica Solución A Solución B Solución C% de Humedad 95% ------ 73%Dirección de la Hélice

Dextrógira Levógira Dextrógira

Promedio de Base por giro.

10 12 11

Forma general Larga y Angosta

Alargada y Angosta

Corta y Ancha

Estructura

15

propuesta

7. ¿Qué tipos de estructura terciaria se presenta como primera solución para resolver la problemática del empaquetamiento del ADN? Describa cada una.

8. Usted envía a analizar el genoma de su cultivo de Bacterias E. Coli y en el informe que le envían figura un valor C ¿A qué hace referencia dicho valor?

9. Marque con una cruz a que tipo de cromosoma corresponden las siguientes características:

Características Cromosoma Procariota

Cromosoma Eucariota

ADN CircularADN LinealGenoma distribuido en varios cromosomas.Cromosomas pequeños y con un solo origen de replicación.Cromosomas grandes y varios orígenes de replicaciónEl genoma conforma una estructura denominada nucleoide.El genoma conforma una estructura denominada nucleosoma.El estado de condensación varía de acuerdo al momento del ciclo celular.

10. El área de química orgánica está desarrollando diferentes compuestos y analizando su acción sobre el ADN. Uno en particular neutraliza las cargas positivas en las colas de las histonas:

a) ¿Cuál sería el efecto más probable de dicho compuesto sobre la estructura de la Cromatina?

b) ¿Afectaría la expresión de los genes?11. ¿Cuál de las siguientes 2 moléculas de DNA tiene mayor

temperatura de desnaturalización? ¿Por qué?

a) -------GCTAGTATAGCTACTAATCA------- -------CGATCATATCGATGATTAGT-------

b) -------GCTAGCGGATAGGTAGCGGA----- -------CGATCGCCTATCCATCGCCT-------

16

12. Una secuencia de inserción contiene una gran deleción en su gen transposasa. ¿En qué circunstancias podría lograr la transposición esta secuencia de inserción?

13. La zidovudina (AZT) es un fármaco que se emplea para el tratamiento de los pacientes con SIDA. Su acción la realiza bloqueando la enzima transcriptasa inversa usada por el virus de HIV, que es el agente causante del SIDA:

a) ¿Esperaría que la AZT ejerciera algún efecto sobre los elementos transponibles?

b) De ser así ¿Qué tipo de elemento transponible se comprometerían y cuál sería el efecto más probable?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 REPLICACION y REPARACIÓN

17

1. Respecto a la replicación semiconservativa, ¿cuál de las siguientes afirmaciones son falsas?

c) La naturaleza complementaria de las 2 cadenas de la molécula de ADN sugiere que cada cadena puede servir como molde para la síntesis de una cadena nueva.

d) Toda la molécula de ADN de doble cadena sirve como molde para una nueva molécula de ADN y la molécula de ADN original se conserva en su totalidad durante la replicación.

e) La estructura de la molécula de ADN sugiere que la replicación ocurre por el modelo dispersivo.

f) La replicación semiconservativa es un proceso intermedio entre el modelo de replicación dispersiva y conservativa.

2. Además de un molde compuesto por ADN de cadena simple; ¿Qué otros componentes son necesarios para la replicación?

3. Suponga que un científico descubre una forma diferente de Ácido Nucleico en un organismo nuevo. Cuando este Ácido Nucleico se expone a la ADN polimera de E. coli la replicación ocurre en forma continua en ambas cadenas. ¿A qué conclusión puede llegar en relación con la estructura de este ácido nucleico diferente?

4. El siguiente diagrama representa una molécula de ADN en proceso de replicación. En el mismo dibuje las cadenas nuevas e identifique los siguientes elementos:

g) Polaridad de las cadenas nuevas.h) Cadenas líderes y retrasadas.i) Fragmentos de Okazaki.j) Cebadores de ARN.

18Origen

5. ¿Que efecto sobre la replicación del ADN producirían mutaciones destructoras de cada una de las siguientes actividades de la ADN polimerasa I?a) actividad de exonucleasa 3´ 5´b) actividad de exonucleasa 5´ 3´c) actividad de polimerasa 5´ 3´

6. En un laboratorio de farmacología se están ensayando nuevos productos de origen vegetal y su implicancia en la replicación, se descubre que uno de ellos afecta específicamente la enzima topoisomerasa haciéndola totalmente inactiva ¿Cómo afecta esto a la replicación?

7. Usted estudia diferentes tratamientos contra el cáncer, su jefe le propone que ponga especial importancia en la replicación de los extremos de los cromosomas. ¿Por qué cree usted que su jefe le indica esto? Proponga brevemente un ensayo de un posible tratamiento contra el cáncer.

8. Observe el siguiente esquema, según los resultados que se obtienen ¿Qué ocurre con las histonas durante la replicación del DNA eucarionte?

19

3´5´

5´3´

Origen

Desenrollamiento Desenrollamiento

Centrifugación

Replicación

Se cultivan células durante varias generaciones en un medio con aminoácidos marcados con un

isótopo pesado

Cambio de Medio

Medio conteniendo aminoácidos marcados con

un isótopo liviano

Aislamiento de

Octameros

Aislamiento de

Octameros

Centrifugación

Banda Única

Banda Ancha

≈ ≈

9. La integridad del DNA está bajo agresión constante por la radiación, los mutágenos químicos y los cambios espontáneos. A pesar de ello la tasa de mutación es baja. ¿A que se debe ello?10. Complete el siguiente cuadro:

Sistema de reparación Tipo de daño reparado

--------------------------------------------Errores de la replicación, bases mal apareadas y deslizamiento de las cadenas.

----------------------------------------Dímeros de pirimidina; otros tipo específico de alteraciones

-----------------------------------------Bases anormales, bases modificadas y dímeros de pirimidinas

----------------------------------------

Daño del DNA que distorsiona la doble hélice, entre ellos las bases anormales, las bases modificadas y los dímeros de pirimidina

11. En un capitulo de la serie “Los Simpson” Homero y su familia se mudan a una granja huyendo de un Sureño que los persigue. Una vez instalados en la granja, tienen que imaginar de qué manera pueden subsistir. Homero comienza a sembrar tomates, pero éstos demoran mucho en crecer, decide darle una “ayudita” y los rocía con plutonio, que obtiene de la planta nuclear de Springfield .Al otro día Homero descubre felizmente que sus tomates son enormes y con un gustos particular por lo cual nombra a su nuevo producto “tomaco”. Encantado comienza a venderlos….

Supongamos que Lisa preocupada por este hecho acude al Dr. Frink y este luego de analizar el producto le explica que en el ADN de los tomates gigantes existen bases alteradas que deben haber sido expuestas a algún agente extraño:

a) ¿Qué tipo de mecanismo no debe haber funcionado en los tomates gigantes?

b) Explique brevemente los pasos de dicho mecanismo.

12. Un instructor de genética diseña un experimento de laboratorio para estudiar la radiación UV sobre la mutación en bacterias. En el experimento, los estudiantes exponen a bacterias sembradas en placas de petri a la luz UV durante periodos de distinta duración, colocan las placas en una incubadora durante 48hs y luego cuentan el número de colonias que aparecen en cada placa. Las placas que han recibido más radiación UV deben tener más dímeros de primidina que bloquean la replicación; por tanto deben aparecer menos colonias sobre las placas expuestas a la luz UV durante períodos más

20

prolongados. Antes de que los estudiantes lleven a cado el experimento, el instructor les advierte que, aunque las bacterias están en la incubadora, ellos no deben abrir la puerta de la incubadora a menos que la habitación esté oscurecida. ¿Por qué no se deben exponer las bacterias a la luz?

13. ¿Cómo diferencian las proteínas de reparación entre la cadena nueva y vieja en las bacterias E. coli?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 6: TRANSCRIPCION

1. Complete el siguiente cuadro respecto a la estructura del DNA y el RNA :

21

Característica DNA RNA

Contiene nucleótidos

Tipo de azúcar presente

Presencia del grupo 2´-OH

Bases

Presenta nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster

Cadena Doble o cadena simple

Estructura secundaria

Estabilidad

2. De acuerdo a la ubicación y funciones descriptas en el siguiente cuadro complete a que clase de RNA hacen referencia.

Clase de RNA

Tipo Celular Localización de la función en las células eucariontes

Función

Bacterianas y eucariontes

Citoplasma Componentes estructurales y funcionales del ribosoma.

Bacterianas y eucariontes

Núcleo y Citoplasma

Portador del código genético para las proteínas.

Bacterianas y eucariontes

Citoplasma Ayuda a incorporar los aminoácidos a la cadena polipeptídica.

Eucariontes Núcleo Procesamiento del pre-mRNA.

Eucariontes Núcleo Procesamiento y ensamblaje del rRNA.

Eucariontes Citoplasma Variable.

22

Eucariontes Citoplasma Inhibe la traducción del mRNA.

Eucariontes Citoplasma Desencadena la degradación de otras moléculas de RNA.

3. Las moléculas de RNA tienen tres fosfatos en su extremo 5´pero las de DNA nunca tienen estos fosfatos. Explique esta diferencia.

4. El siguiente diagrama representa el DNA que forma parte de la secuencia que codifica el RNA de una unidad de transcripción. La cadena inferior es la cadena molde. Mencione la secuencia encontrada en la molécula de RNA transcripta a partir de este DNA y marque los extremos 5´y 3´del RNA.

5´-----ATAGGGCGATGCCA-----3´ 3´------TATCCCGCTACGCT------5´.

5. Realice un esquema de la unidad de transcripción, indique las diferentes partes de la misma.

6. Una cepa de bacteria posee una mutación termosensible en el gen que codifica la subunidad rho de la RNA polimerasa. A altas temperatura rho no es funcional. Si estas bacterias se cultivaran a alta temperatura, ¿Cuál de los siguientes efectos esperaría ver?a) No ocurre la transcripción.b) Todas las moléculas de RNA son más cortas que lo normal.c) Todas las moléculas de RNA son más larga que lo normal.d) Algunas moléculas de RNA son mas largas que lo normal.e) El RNA se copia a partir de ambas cadenas de DNA.Explique sus razones para aceptar o rechazar cada una de estas cinco opciones.

7. Mediante ingeniería genética, un genetista muta el gen que codifica la TBP en células humanas en cultivo. Esta mutación anula la capacidad de la TBP para unirse a la caja TATA. Prediga el efecto de esta mutación sobre las células que las poseen.

8. La hormona calcitonina se traduce a partir de un pre-mRNA en células de tiroides, en tanto que en las células del cerebro se transcribe un pre-mRNA idéntico a éste, cuyo producto final es un péptido relacionado con el gen de la calcitonina. ¿A qué se debe esto? Fundamente.

9. Dibuje un gen eucarionte típico y el pre-mRNA y el mRNA que derivan de él. Suponga que el gen contiene tres exones. Identifique los siguientes puntos y describa de forma breve la función de cada uno de ellos:

a) Región 5´no traducida.b) Promotor.c) Secuencia consenso AAUAAA.d) Sitio de iniciación de la transcripción.e) Región 3´no traducida.

23

f) Intrones.g) Exones.h) Cola poli (A).i) Casquete 5´.

10. La transcripción primaria del ARNm para la ovoalbúmina de pollo contiene 7 intrones (en negro, de A a G) y 8 exones (en blanco); si el ADN para la ovoalbúmina se aísla y desnaturaliza a cadenas sencillas, y posteriormente se hibrida con ARNm citoplasmático para la ovoalbúmina, en una micrografía electrónica, ¿cul será el aspecto esperado de la estructura del hibrido?

5´ 3´

11. Dada la siguiente secuencia de nucleótidos de un segmento de ADN que se traduce a un polipéptido de cinco aminoácidos, y empleando el código genético:

3’TACAATGGCCCTTTTATC5’5’ATGTTACCGGGAAAATAG3’

a) Deduzca la secuencia de ribonucleótidos en el ARN mensajero.b) Indique la hélice codificadora del ADN.

12. ¿Cuál sería el efecto más probable sobre la secuencia de aminoácidos, de una proteína, de una mutación que ocurriera en un intrón de un gen que codificara la proteína? Fundamente su respuesta.

13. ¿De que manera la deleción de las siguientes secuencias o rasgos afectarían mas probablemente a un pre-mRNA eucarionte?

a) Secuencias consenso AAUAAA.

b) Casquete 5`.

c) Cola poli (A).

14. Un genetista hace mutar un gen para proteínas que se unne a la cola poli (A) en una línea de células cultivadas en el laboratorio. ¿Cual sería el efecto inmediato de esta mutación en las células de cultivo?

15. Ha sido desarrollado un sistema de corte y empalme in vitro (dentro de un tubo de ensayo). Este sistema contiene todos los componentes, snRNA, proteínas, factores de corte y empalme, necesarios para el corte y empalme de los genes nucleraes de pre-mRNA. Cuando un trozo de RNA que contiene un intrón y dos exones se añade al sistema, el intrón se elimina como un lazo y los exones se añade al sitema, el intron se elimina como un lazo y los exones se empalman uno al lado del otro. ¿Qué productos intermedios de la reacción de corte y empalme se acumularían si se omitiera los siguientes componentes del sistema de corte y empalme? Explique su razonamiento.

a) U1.

b) U2.

c) U6.24

A B DC FE G

d) U5.

e) U4.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 7: TRADUCCIÓN

25

El proceso por el cual el ribosoma traduce el mRNA a proteínas usa un tercer RNA llamado RNA transferencial

Como podes acordarte de esto y nunca donde pones

tu billetera.Ahh!! Entonces creo que lo

que realmente me confunde es..

Impresionante!!

Si claro!! Es biología molecular

básica

¿Entendés esto?Paul, este libro de biología es inentendible!!

COSAS DE PAUL.

COSAS DE PAUL.

El siguiente trabajo práctico de aula se desarrollara en grupo, cada uno trabajará con uno de los 5 textos que figuran debajo.

ACTIVIDADES

1. Lea atentamente el texto referido a las propiedades de Cloranfenicol. Con ayuda de la teoría, responda:

a) ¿Cuáles son los componentes requeridos para la síntesis proteica?

b) Describa brevemente los tres pasos centrales de la iniciación de la traducción

c) ¿Qué requiere el proceso de elongación? Describa dicho proceso.

d) Esquematice el mecanismo de acción del antibiótico.

26

Cloranfenicol

Es un antibiótico bacteriostático de amplio espectro. Sin embargo, puede ser bactericida en concentraciones elevadas o cuando se usa contra organismos altamente sensibles. Es liposoluble; difunde a través de la membrana celular bacteriana y se une en forma reversible a la subunidad 50S de los ribosomas bacterianos, donde evita la transferencia de aminoácidos a las cadenas peptídicas en formación. No se ha establecido el mecanismo por el cual se produce anemia aplásica irreversible. Se piensa que el mecanismo responsable de la mielodepresión reversible (dependiente de la dosis), durante su administración y después de ella, se relaciona con la inhibición de la síntesis proteica mitocondrial en las células de la médula ósea. Se absorbe con facilidad y por completo en el tracto gastrointestinal. Se distribuye por todo el organismo en forma amplia aunque no uniforme. En el hígado y en el riñón alcanza las concentraciones más altas. Atraviesa la placenta y las concentraciones séricas fetales pueden ser de 30% a 80% de los niveles séricos maternos. Alcanza concentraciones terapéuticas en los humores acuoso y vítreo del ojo. En el líquido cefalorraquídeo las concentraciones pueden ser de 21% a 50% de las séricas, a través de meninges no inflamadas, y de 45% a 89%, a través de meninges inflamadas. Su unión a proteínas es de baja a moderada. El metabolismo es hepático, 90% conjugado a glucurónido inactivo. El succinato sódico de cloranfenicol (vía parenteral) se hidroliza a fármaco libre en plasma, hígado, pulmón y riñón. En el feto y neonatos el hígado inmaduro no puede conjugarlo, por lo que se acumulan concentraciones tóxicas de fármaco activo que pueden producir el síndrome gris. De 5% a 10% se excreta en forma inalterada por riñón en 24 horas. Se excreta en la leche materna. La diálisis no elimina de la sangre cantidades significativas.

Dihidrocloruro de Puromicina

1. Lea atentamente el texto referido a las propiedades de Dicloruro de Puromicina y con ayuda de la teoría, responda:

a) ¿Qué son EF-Ts, EF-Tu y EF-G? ¿Qué forman? ¿Para qué se utiliza GTP?

b) ¿Cómo finaliza la síntesis proteica?c) ¿Existen mecanismos de control de calidad de la

traducción? ¿Cuáles?d) Esquematice el mecanismo de acción del antibiótico.

27

Dihidrocloruro de Puromicina

Acción terapéutica.

Nucleósidos antibiótico Inhibidor de la síntesis de proteínas

Propiedades.

Antibiótico que se utiliza para la selección de líneas de células de mamíferos, que han sido transformadas por los vectores que expresan puromycin-N-acetil-transferasa Puromycin es un inhibidor de la síntesis de proteínas. Que provoca la cadena de terminación prematura . Se unen al factor EFTu.; la puromicina bloquea la adición de aa-ARNt al EFTu para formar el complejo ternario.

Eritromicina

1. Lea atentamente el texto referido a las propiedades de la Eritromicina. Con ayuda de la teoría, responda:

a) ¿Cómo se establece el marco de lectura correcto? ¿Qué son AUG, GUG y UUG? ¿Cuál es el más común? Y¿UAA, UAG y UGA que indican?

b) Brevemente ¿cómo ocurre la traducción? ¿En cuántas etapas se divide la síntesis proteica?

c) ¿Cuál es la función del tRNA? ¿Cómo une a los aminoácidos? ¿Quién da la clave para la especificidad entre el aminoácido y su tRNA? ¿Qué sitios puede ocupar el tRNA en el ribosoma?

d) Esquematice el mecanismo de acción del antibiótico.

Estreptomicina

28

EritromicinaAcción terapéutica: Antibiótico.

Propiedades.

Es un antibiótico macrólido bacteriostático, producido por una cepa de Streptomyces erythreus; sin embargo, puede ser bactericida a concentraciones elevadas o cuando se utiliza contra organismos altamente sensibles. Se piensa que penetra en la membrana de la célula bacteriana y se une en forma reversible a la subunidad 50S de los ribosomas bacterianos o cerca de "P" o lugar donador, de forma que se bloquea la unión del tRNA (RNA de transferencia) al lugar donador. Se evita la translocación de péptidos de "A" o lugar aceptor a "P" o lugar donador, por consiguiente se inhibe la síntesis de proteínas. La eritromicina sólo es eficaz frente a organismos que se dividen en forma activa. Administrada por vía oral se absorbe con facilidad y rápidamente se metaboliza en el hígado en forma parcial a metabolitos inactivos y puede acumularse en pacientes con enfermedad hepática grave. Etilsuccinato de eritromicina: se hidroliza a fármaco libre en el tracto gastrointestinal y en la sangre. Estolato de eritromicina: se disocia en el éster propanoato en el tracto gastrointestinal, se absorbe y más tarde se hidroliza parcialmente a fármaco libre en la sangre. Estearato de eritromicina: se disocia al fármaco libre en el tracto gastrointestinal. Su unión a las proteínas es alta, obteniéndose la máxima concentración plasmática en 1 a 4 horas. Se elimina por vía hepática (por la concentración en el hígado y la excreción en la bilis). Vía renal (por filtración glomerular) de 2% a 5%. Se excreta inalterado después de la administración oral; de 10% a 15% se excreta inalterado después de la administración intravenosa.

1. Lea atentamente el texto referido a las propiedades de la Estreptomicina y con ayuda de la teoría, responda:

a) Describa la composición de las proteínas, estructura de los aminoácidos y enlace peptídico. Nombre y describa brevemente los diferentes niveles de organización de las proteínas.

b) ¿Cada cuántos nucleótidos se codifica un aminoácido? ¿Cómo se denomina a esta unidad? ¿Qué significa la degeneración del código genético?

c) Describa cómo está constituido un ribosoma bacteriano, unidades que lo conforman y sitios de acción. ¿Qué es un polirribosoma?

d) Esquematice el mecanismo de acción del antibiótico.

Gentamicina

29

Estreptomicina

Acción terapéutica: Antibiótico aminoglucósido.

Propiedades.

Antibiótico bactericida de espectro pequeño. Es transportado en forma activa a través de la membrana bacteriana; se une de manera irreversible a una o más proteínas receptoras específicas de la subunidad 30S de los ribosomas bacterianos e interfiere en el complejo de iniciación entre el RNA mensajero y la subunidad 30 S. El DNA puede leerse en forma errónea, lo que da lugar a la producción de proteínas no funcionales. Los polirribosomas se separan y no son capaces de sintetizar proteínas. Se absorbe total y rápidamente por vía intramuscular. Al igual que todos los aminoglucósidos su absorción por vía gastrointestinal es muy escasa. Se distribuye principalmente en el líquido extracelular y en todos los tejidos del organismo excepto en el cerebro; su distribución es escasa en LCR y en secreciones bronquiales; se ha encontrado en la bilis, en los líquidos ascítico y pleural, y en abscesos tuberculosos y tejido caseoso; sus concentraciones son muy elevadas en orina. Atraviesa la placenta. Su unión a las proteínas es baja a moderada y no se metaboliza. De 80% a 98% se excreta por vía renal como droga inalterada en 24 horas y 1% por bilis.

1. Lea atentamente el texto referido a las propiedades de la Gentamicina. Con ayuda de la teoría:

Responda:

a) ¿Cómo ocurre la traducción? ¿En cuántas etapas puede ocurrir?. Describa brevemente cada una de ellas.

b) ¿Qué es un polirribosoma?c) Esquematice el mecanismo de acción del antibiótico.

Responda las siguientes preguntas:

1. Empleando el siguiente código genético que se proporciona, indique los

aminoácidos especificados por las siguientes secuencias de mRNA

bacteriano e indique los extremos amino y carboxilo de polipéptido

producido.

a) 5`-AUGUUUAAAUUUAAAUUUUGA-3`.

b) 5`-AUGUAUAUAUAUAUAUAUGA-3`.

c) 5`-AUGGAUGAAAGAUUUCUCGCUUUGA-3`.

d) 5`-AUGGGUUAGGGGACAUCAUUUUGA-3´.

30

Gentamicina

Propiedades.

Pertenece al grupo de los aminoglucósidos. Estos son transportados en forma activa a través de la pared bacteriana, se unen irreversiblemente a una o más proteínas receptoras específicas de la subunidad 30S de los ribosomas bacterianos e interfieren con el complejo de iniciación entre el RNA mensajero y la subunidad 30S. El RNA puede leerse en forma errónea, lo que da lugar a la síntesis de proteínas no funcionales, los polirribosomas se separan y no son capaces de sintetizar proteínas. Los aminoglucósidos son antibióticos bactericidas. La gentamicina se absorbe totalmente después de su administración por vía intramuscular, en cambio, por vía oral su absorción es escasa. Por vía local tópica se pueden absorber cantidades significativas en la superficie corporal. Se distribuye principalmente en el líquido extracelular con acumulación en las células de la corteza renal. Atraviesa la placenta. Las concentraciones en orina son altas, pueden superar los 100g/ml. No se metaboliza.

2. La siguiente secuencia de aminoácidos se encuentra en un tripeptido:

Met-Trp-His. Provea todas las secuencias de nucleótidos posibles de

mRNA, en la cadena molde de DNA, y en la cadena no molde de DNA,

que codificarían este tripéptido.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 8: REGULACIÓN DE LATRANSCRIPCIÓN

1. Como se vió en teoría “un gen puede ser regulado en diferentes puntos a lo largo de la vía de flujo de la información del genotipo al fenotipo”. a) Indique en el siguiente gráfico y explique brevemente en que puntos puede producirse algún tipo de regulación.

31

b. En el siguiente esquema identifique: Gen regulador, gen promotor, gen operador y genes estructurales.

32

DNA COMPACTO

DNA RELAJADO

PROTEINAINACTIVA

PROTEINAMODIFICADA

(activa)

Pre-mRNA

mRNAPROCESADO

c. Defina a un operón y describa cómo es su función sintéticamente.2. De acuerdo al siguiente cuadro responda:

a. ¿Cuántos tipos de controles hay de la transcripción?a. En el cuadro anterior identifique cada uno de los tipos de control que existen sobre la transcripción e indique el estado del activador, represor y transcripción.b. Brevemente describa cada una de estos controles.

3. En el sitio operador ocurre una mutación que evita que la proteína reguladora se una. ¿Qué efecto tendrá esta mutación en los siguientes tipos de operones?

a. La proteína reguladora es un represor en un operón reprimible.

b. La proteína reguladora es un represor en un operón inducible.4. El operón blob produce enzimas que convierten al compuesto A en el compuesto B. El operón es controlado por un gen regulador S. Normalmente las enzimas se sintetizan solo en ausencia del compuesto B. Si el gen S está mutado, las enzimas se sintetizan en presencia y en ausencia del compuesto B. ¿El gen S produce un represor o un activador? ¿El operón es inducible o reprimible?5. Una mutación evita que la Proteína activadora de catabólico (CAP) se una al promotor del operón lac. ¿Cuál será el efecto de esta mutación en la transcripción del operón?6. ¿En cuáles de las siguientes condiciones un operón lac producirá la mayor cantidad de β-galactosidasa?¿ y la menor cantidad? Explique su razonamiento.

CONDICIÓN LACTOSA PRESENTE GLUCOSA PRESENTE EXPLICACIÓN

CONDICIÓN 1 SI NO

33

CONDICIÓN 2 NO SI

CONDICIÓN 3 SI SI

CONDICIÓN 4 NO NO

7. Para las cepas de E. coli con los genotipos lac especificados, indique mediante (+) para la síntesis de β-galactosidasa y la permeasa y un signo (-) para indicar que no hay síntesis de enzimas.

Genotipo de la cepa Lactosa ausente Lactosa presente

β-galactosidasa

Permeasa β-galactosidasa

Permeasa

lacI+lacP+lacO+lacZ+lacY+

lacI-

lacP+lacO+lacZ+lacY+

lacI+lacP+lacOclacZ+lacY+

lacI-lacP+lacO+lacZ+lacY-

lacI-lacP-lacO+lacZ+lacY+

lacI+lacP+lacO+lacZ-

lacY+/lacI.lacP+lacO+lacZ+lacY-

lacI-

lacP+lacOclacZ+lacY+/ lacI+lacP+lacO+lacZ-lacY-

lacI-

lacP+lacO+lacZ+lacY-/ lacI+lacP-lacO+lacZ-lacY+

lacI+lacP-lacOclacZ-

lacY+/ lacI-

lacP+lacO+lacZ+lacY-

lacI+lacP+lacO+lacZ+lacY+/ lacI+lacP+lacO+lacZ+lacY+

lacIslacP+lacO+lacZ+lacY-/ lacI+lacP+lacO+lacZ-

lacY+

lacIslacP-lacO+lacZ-

lacY+/ lacI+lacP+lacO+lacZ+lacY+

8. En la siguiente lista de a–g hay algunas mutaciones que se encontraron en la región 5´UTR del operón trp de E. coli ¿Cuál será el efecto más probable de cada una en la transcripción de los genes estructurales?

34

a. Una mutación que evita la unión del ribosoma al extremo 5´del mRNA 5´UTR.

b. Una mutación que cambia los codones triptófano en la región 1 del mRNA 5´UTR a codones de alanina.

c. Una mutación que crea un codón de terminación precozmente en la región 1 de la 5´UTR del mRNA

d. Deleciones en las regiones 2 de la 5´UTR del mRNA.e. Deleciones en las regiones 3 de la 5´UTR del mRNA.f. Deleciones en las regiones 4 de la 5´UTR del mRNA.g. Deleción en la secuencia de nucleótidos adenina que

sigue a la región 4´en la 5´UTR.

9. Esquematice el funcionamiento de un RNA anti sentido en la regulación génica.

10. ¿Cuál sería el efecto de una mutación que destruye la capacidad de la proteína que se une a poli (A) (PABP) de unirse a una cola poli (A)?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 9: BIOLOGÍA MOLECULAR DE LOS GENES.

1. En base a la clase recibida de Biología Molecular de los Genes, complete el siguiente cuadro, respecto a las diferentes técnicas que pueden utilizarse para el estudio del genoma:

Tipo de Técnica o Estudio

Descripción

Establecimiento de líneas celulares.

35

LABORATORIO DE INVESTIGACION

GENOMICA

Bien, la buena noticia es que

logramos manipular el DNA para lograr un político que sea

incapaz de mentir. La mala es, que no

podemos lograr que sea electo…

Generación de fragmentos de ADN.Visualización de fragmentos de ADN.Determinación de la secuencia de nucleótidos de genes o de genomas de organismos.Identificación de fragmentos de ADN, ARN y Proteínas.Identificación y localización cromosómica de un gen o un mRNAAmplificación de un fragmento de ADN en múltiples copias.Estudio en las variaciones de los patrones de corte de fragmentos de ADN con enzimas de restricción.Utilización de secuencias de DNA para identificar personas individuales.

2. Usted trabaja en un laboratorio de biología celular, su jefe esta interesado en el estudio de ciertos factores de comunicación celular de las células epiteliales, para lo cual le pide que establezca una línea celular a partir de una muestra de tejido epitelial de ratón, ¿Cuál sería su esquema de trabajo?, ¿Qué característica principal muestran este tipo de células?

3. La siguiente es una de una corrida electroforética de un fragmento que usted envió a secuenciar ¿De que secuencia se trata?

4. El mapeo de restricción de un fragmento lineal de

DNA revela los siguientes sitios de

restricción EcoRI.

36

A T C G

200pb 350pb 450pb

Eco RI sitio 1 Eco RI sitio 2

a) ¿Qué tamaño tiene el fragmento?b) Si se realizara una corrida electroforética de dichos fragmentos y

se tiñeran con bromuro de etidio. Dibuje un esquema de las bandas que aparecerán en el gel.

c) Si se produce una mutación que altera el sitio de acción 2 de EcoRI ¿En qué diferiría este patrón de bandas del anterior?

5. Usted está realizando las prácticas profesionales en un hospital público, esa semana para realizarse un exudado y posterior cultivo alegando tener un dolor pélvico muy fuerte. Cuando usted realiza la anamnesis, la paciente le manifiesta la pérdida de 2 embarazos, en los últimos 3 años remarcando que el último había sido un embarazo fuera de lugar (ectópico). Usted toma el exudado y con todos lo datos recopilados busca en su libro de cabecera con qué agente etiológico se corresponden todos los síntomas manifestados por la paciente para elegir de ser necesario otra técnica diagnóstica. Junto al ginecólogo de turno concluyen que es muy factible que se trate de una infección por Chlamydia Trachomatis y éste le comenta que se fije bien que técnica diagnóstica confirmatoria debe usar ya que la Chlamydia Trachomatis no le toca trabajar en el área de consultorios externos de ginecología. Una paciente acude puede detectarse por cultivo y los kits comerciales disponibles, no son confiables.

a) ¿Qué técnica sugiere usted utilizar y por qué?b) Nombre las ventajas de la técnica propuesta.

6. En una bacteria se aisló un fragmento de DNA de 15kb. El mismo se somete a digestión primero con EcoRI y luego con HindIII. Cada digestión es corrida en un gel de agarosa junto a un patrón de peso molecular y se observa el siguiente patrón de bandas:

37EcoRI HindIII PM

2000pb

1000pb

500pb.

400pb.

300pb.

200pb.

100pb.

a) ¿Cuántos sitios de corte, en dicho fragmento, presenta EcoRI? ¿Cuántos HindIII?

b) Dibuje un mapa de los sitios de restricción de este fragmento.

7. Según múltiples estudios epidemiológicos la presencia de ciertos tipos de HPV es un factor de alto riesgo para el desarrollo de cáncer cervical. El HPV (Virus del Papiloma Humano) es un virus de ADN de doble cadena con 8000pb que infectan la piel y las mucosas en sus hospedadores naturales. Debido a que necesita un tejido estratifificado para su replicación no se lo puede diagnosticar mediante su aislamiento por cultivo de las células que infecta.a) ¿Qué técnica propondria usted para su detección? . Expliqueb) Sabiendo que existen aproximadamente 100 tipos diferentes de

HPV ¿Qué técnica propondría para su tipificación? Explique.8. ¿Qué son los VNTR? ¿Para qué se utilizan? 9. Mycobacterium tuberculosis es una bacteria responsable de la mayor cantidad de casos de tuberculosis en el mundo. El medio de cultivo más usado y más adecuado para su detección es el de Lowenstein Jensen. La bacteria requiere por lo menos de 15 días para presentar un desarrollo visible macroscópicamente sobre el medio de cultivo y necesita hasta 8 semanas de incubación debiéndose incubar un promedio de 30 días. Con los conocimientos adquiridos por usted en esta clase y teniendo la posibilidad de conocer parte de la secuencia de su genoma. ¿Qué técnica propondría para su detección más rápida? ¿De ser así que cuidados especiales deben tenerse en la implementación de dicha técnica?

38

TRABAJO PRÁCTICO Nº 10. TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE.

1. Usted necesita obtener múltiples copias de un gen previamente purificado por su compañero.

En el siguiente esquema se muestran los sitios de restricción en el fragmento a clonar como en el vector. Responda:

a) Elegiría el sitio de restricción para Hae III. Justifique su respuesta.b) ¿Qué enzima de restricción elegiría para realizar la unión del gen

de interés con el vector?39

Acá hay una foto muy buena de Pablito jugando con su palitos

chinos

Ese día el intentaba hacer a un dinosaurio.

¿Eso se supone que

es un dinosaurio?

No!! No, es un modelo del DNA de

un dinosaurio, el intentaba clonarlo

c) Para el vector de clonado, complete los cuadros en blanco con las partes de un vector e indique su función.

2. En el siguiente esquema complete los cuadros en blanco.

40

GEN DE INTERES

Hind III Eco RI AluI AluI BamHI Pst IHae III

Sau 3AI

Alu IHaeIII

VECTOR DE CLONADO

3. Realice un esquema (resummido) describiendo cada uno de los pasos de:

a) Clonación de restricción.b) Clonación por “tailing” o cola homopolimerica.c) Clonación mediante el uso de conectores.

41

1-

2-

3-

4-

5-

4. Para los siguientes fragmentos de DNA que vector resultaría más conveniente (plásmido, fago λ, cósmido):

a) 4kb.b) 20kb.c) 35kb.

5. Nombre y describa brevemente las estrategias de clonación para transferir genes en células eucariotas.

6. Un genetista utiliza un plásmido para la clonación que tiene un gen que confiere resistencia a la penicilina y el gen lacZ. El genetista inserta una pieza de DNA extraño en un sitio de restricción localizado dentro del gen lacZ y transforma las bacterias con el plásmido. Explique el modo en que el genetista puede identificar las bacterias que contienen una copia de un plásmido con el DNA extraño.

7. Mediante un esquema explique cómo se elabora comercialmente el factor VIII, su clonación y unión de secuencias codificantes.

8. La diabetes miellitus es una enfermedad caracterizada por la incapacidad del individuo de metabolizar glucosa de manera normal debido a una deficiencia total o parcial de la hormona insulina, por lo que en algunos casos estos pacientes son controlados mediante la aplicación de insulina. La síntesis natural de la insulina comienza con la producción y procesamiento de una proteína precursora llamada proinsulina. Posteriormente, esta proteína sufre degradación en el centro, dando lugar a 2 proteínas (cadenas Ay B) unidas mediante 2 puentes disulfuro; esta molécula es la insulina madura.

Hasta 1983 toda la insulina utilizada para el tratamiento de la diabetes era extraída de páncreas de porcino y bovino sin embargo, su uso prolongado en algunos individuos provoco una respuesta inmune.

42

Con la información brindada en el siguiente gráfico:a) ¿Podría usted sugerir una manera diferente a la obtención de

insulina por extracción de páncreas porcino y bovino? ¿Cómo?b) En el gráfico se indica el uso de 2 plásmidos para obtención de

insulina ¿Se podría emplear uno solo? En ese caso cómo seria la producción de la insulina.

9. Lea la siguiente nota y responda:Nueva estrategia para generar plantas tolerantes a salinidad

Publicado el : 10/03/2005Actualmente se están desarrollando plantas tolerantes a la salinidad en todo el mundo, con el fin de maximizar el empleo de todos los tipos de suelos para la mayor cantidad posible de cultivos comerciales. Estas plantas, sin embargo, suelen tener bajos rendimientos,especialmente si se considera que las condiciones en las que crecen no son las ideales para ninguna planta, sea ésta transgénica o no. El Dr. Narendra Tuteja y sus colegas del Centro Internacional para la Biotecnología y la Ingeniería Genética de Nueva Delhi, desarrollaron una nueva técnica de producción de planta tolerantes a altas concentraciones de sal. Basaron su trabajo en el gen que codifica para una helicasa, una enzima responsable del desenrollamiento del ADN durante la replicación del genoma o la transcripción de los genes. En particular, encontraron que la helicasa de la arveja, denominada PDH45, aumentaba en respuesta a altas concentraciones de sal, a la deshidratación y a las altas temperaturas. Cuando transfirieron este gen a plantas de tabaco, estas plantas transgénicas continuaron creciendo a pesar de las altas concentraciones de sal y generaron una descendencia con esta nueva característica. Es decir, no sólo resultaron tolerantes a la salinidad sino

43

que también alcanzaron la madurez necesaria para florecer y originar semillas, cuyas características fueron idénticas en tamaño y número a las no transgénicas creciendo en ausencia del estrés salino.

a) Mediante un esquema proponga como se elaboró esta planta transgénica. Identifique el organismo dador de la característica y el organismo aceptor.

10. Usted descubrió un gen en los ratones similar a un gen en las levaduras ¿Cómo podría determinar si este gen es esencial para el desarrollo en los ratones?11. La hormona del crecimiento, GH o también denominada somatotropina es segregada por la glándula pituitaria anterior, estimula la síntesis de proteínas en músculo y a nivel hepático la secreción de hormonas que participan en el crecimiento: somatomedinas. En ganadería la hormona del crecimiento ha sido utilizada y lo es en muchos países para incrementar la producción de leche. Mediante ingeniería genética se ha conseguido la clonación del gen que codifica la hormona en un plásmido de expresión de E.Coli. Este sistema no llegó a cubrir la necesidad de mercado, que en el caso puntual de la ganadería es de varias toneladas anuales.

Observe el gráfico:

a) ¿Podría a existir otra manera de obtener GH? ¿Cuál?b) ¿Qué beneficios tendría? y algún peligro?

BIBLIOGRAFIA1. GRIFFITHS A et al: INTRODUCTION TO GENETIC ANALYSIS Versión

electrónica de la 7ª edición del texto clásico (1999) - Para consulta de aspectos básicos de genética

44

2. LEWIN, Benjamín. Genes IV. Oxford University Press. 1994.3. LODISH, Harvey y col. Biología Celular y Molecular. Ed. Médica

Panamericana. 5° Edición. 20054. SALAMANCA, F. Citogenética Humana. 1ª Edición. Editorial Médica

Panamericana. 1990.5. SOLARI, Alberto Juan. Genética Humana. Ed. Médica Panamericana.

Buenos Aires. 1996.6. WATSON, James y col. Biología Molecular del Gen. Ed. Médica

Panamericana.2006.

Direcciones de Internet útiles:

1. http://biounalm.com . 2. http://genoma.unsam.edu.ar 3. http://biogeoconvento.blogspot.com 4. http://www.whfreeman.com

45