TEMA 12 EXPRESIÓN GÉNICA Antes de realizar la Guía deberá revisar: 1. Características y estructura de los RNA. 2. Flujo de la información genética. Evaluación: 1. Complete el cuadro con las características estructurales y funciones de los RNA.

RNA Estructura y función RNAr RNAt RNAm

2. El esquema resume el flujo de la información genética. Complete los espacios en blanco con los procesos correspondientes.

Transcripción reversa

DNA hebra simple

GUIA DE CLASE TRANSCRIPCIÓN 1. a. ¿Qué entiende por transcripción? indique dónde ocurre el proceso. El esquema que se muestra a continuación le ayudará a ordenar y resumir el proceso. b. Indique los requerimientos de la enzima RNA polimerasa.

2. La duplicación del DNA y la transcripción están dirigidas por apareamiento de bases complementarias. A partir de los datos que se dan abajo, indique: a. La secuencia de bases del RNA que se sintetiza a partir de la secuencia de la hebra de DNA que aparece, y la secuencia de la otra hebra de DNA. b. Plantee los apareamientos permitidos entre las bases.

3. En la figura se representa parte de la secuencia de regiones promotoras de diferentes genes reconocidos por RNA polimerasas de E. coli. a. Resuma las características de un promotor. b. Explique que entiende por secuencia “consenso”.

4. a. El esquema muestra uno de los mecanismos que determina el fin de la transcripción. En función del mismo explique en que consiste este tipo de proceso de terminación.

b. En procariotas, el fin de la transcripción de algunos genes puede ser dependiente de una proteína denominada factor rho. ¿En qué consiste este mecanismo? 6. En eucariotas, al hibridar una molécula de mRNA recién transcripto con el segmento de DNA a partir de que se sintetizó, es decir del ADN molde, se observó lo siguiente: Micrografía electrónica Representación esquemática

a. ¿Qué conclusiones puede sacar de esta observación? b. Indique qué a qué corresponden los fragmentos marcados con letras y con números.

Estructura de

horquilla

7. a. Explique el proceso que se resume a continuación. Considere el tipo de células en que ocurre y la localización celular del mismo. b. Indique las otras modificaciones que sufren los transcriptos primarios.

8. Señale las diferencias entre la transcripción en procariotas y eucariotas respecto a los siguientes aspectos: • RNA polimerasas. • Vida media de los mRNA. • mRNA policistrónicos o monocistrónicos. • Procesamiento y modificaciones del los mRNA. TRADUCCIÓN 9. Indique qué entiende por traducción y cuál es su localización celular. 10. a. Resuma en un esquema la reacción de unión de un aminoácido a su tRNA e indique los requerimientos de la misma, entre ellos los energéticos.

11. A continuación se representa el código genético. a. ¿Qué entiende por código genético y universalidad del código genético? b. Explique lo que entiende por “redundancia del que el código genético”.

13. Para su estudio, la traducción se divide en 3 etapas: • Iniciación. • Elongación-translocación. • Terminación. Describa el esquema que resume la etapa de Iniciación y complete los recuadros.

Primera Base

Segunda Base

Tercera Base

14. a. ¿Qué grupos reaccionan para formar el enlace peptídico? b. ¿Por qué es termodinámicamente favorable la formación de este enlace? c. Indique qué función cumple la ribozima peptidil transferasa y qué tipo de molécula es. 15. En base a la siguiente figura resuma las características principales de la etapa de elongación-translocación.

16. a. Explique las principales características de la etapa de terminación de la traducción. b. ¿Cuáles son los requerimientos necesarios en esta etapa?

17. A partir de la siguiente secuencia de DNA establezca la secuencia aminoacídica que tendría la proteína.

5`GACGTATCGGAGGCGTATGCGAGGCGAGGCAAGCGA 3`

18. En procariotas los procesos de transcripción y traducción están acoplados. Explique el esquema que aparece a continuación.

19. El siguiente esquema muestra polisomas traduciendo un mRNA: a. ¿En cada ribosoma se sintetiza toda la proteína o parte de ella? b. ¿Qué beneficio tiene este tipo de ordenamiento ribosómico?

20. Una célula eucariota está constituida por compartimentos y organelos, y las proteínas sintetizadas en el citoplasma llegan a los distintos sitios celulares. Indique cómo una proteína alcanza su destino celular correspondiente.

21. Explique el siguiente esquema, siga la numeración planteada de 1 a 8.

22. Algunas proteínas no adquieren su conformación biológicamente activa hasta que son modificadas en una o más reacciones. Describa una de estas modificaciones post-traduccionales. 23. La síntesis de proteínas es una función central dentro de la fisiología de una célula y es el principal punto de acción de muchos antibióticos. Explique el efecto del antibiótico tetraciclina sobre una célula bacteriana. 24. El hongo Amanita phalloides produce una toxina, la α-amanitina, como mecanismo de defensa frente a sus depredadores. ¿Qué efecto produce esta toxina en los animales? 28. a. La presencia en el genoma de un animal de 15 000 regiones promotoras y de fin ¿indica que hay 15000 proteínas diferentes en ese s er vivo? b. Conociendo la secuencia de un DNA procariota ¿se puede conocer la secuencia de aminoácidos de la proteína que codifica? Explique. REGULACION DE LA EXPRESION GENICA 1. El modelo de regulación que se estudiará corresponde al de procariotas, que presenta diferencias con la regulación en eucariotas, pero el proceso general es equivalente.

De los 40.000 genes de un genoma bacteriano típico, o de los 100.000 estimados del genoma humano, sólo una fracción se expresa en un momento determinado. Dado el elevado costo energético de la síntesis proteica, es esencial la regulación de la expresión génica para usar eficientemente la energía celular disponible. Si bien existen diferentes eventos potenciales a regular, la transcripción es el mecanismo mejor documentado y parece ser el más frecuente.

a. Algunos productos génicos se requieren en forma permanente y por lo tanto los genes se expresan a un nivel más o menos constante. ¿Cómo se denominan estos genes? Cite un ejemplo. b. ¿A qué procesos celulares están relacionadas los productos de esos genes? c. Otros productos génicos aumentan o diminuyen según la necesidad celular ¿Cómo se denomina este tipo de genes? 2. a. A partir del análisis del esquema indique cuál es el gen constitutivo y cual el inducible. b. Señale las diferencias a nivel de las regiones entre un gen constitutivo y uno inducible.

3. El modelo del Operón lactosa fue descrito por los investigadores Jacob y Monod en la década del ‘60. En la figura se resume ese modelo y se representan. Describa las funciones de cada una de las regiones representadas en el esquema.

4. Explique con la ayuda del siguiente esquema que ocurre con la transcripción de las enzimas necesarias para la hidrólisis de la lactosa en cada una de las 4 situaciones planteadas.

5. Células de E.coli crecidas en medio con glucosa tienen bajos niveles de B-galactosidasa. a. ¿Cuál es el metabolito clave para contrarrestar esta inhibición? b. ¿Qué proteína se une a dicho metabolito? c. ¿Cómo puede la proteína CAP estimular la síntesis del operón Lac?

MUTACIONES Y MECANISMO DE REPARACIÓN 6. a. ¿Qué entiende por mutación? b. Explique en que se diferencia una mutación por sustitución de una por delección. 7. Evalúe las consecuencias que pueden traer sobre la estructura-función de una proteína los siguientes tipos de mutación sobre la región estructural de un gen en cuestión: a. Sustitución de una base. b. Inserción de una base. c. Deleción de una base. 8. a. Describa las consecuencias que puede tener una mutación por deleción en el operador del gen β-galactosidasa. b. ¿Qué efecto tendrá sobre la expresión del operón β-gal una mutación por sustitución en la región estructural del regulador? 12. Por sí o por no, explique: a. ¿Es posible que una mutación en el promotor de u n gen inducible haga que éste se transforme en constitutivo? b. Una mutación en la región estructural del gen re gulador, ¿puede hacer que el gen bajo su control deje de expresarse?

Como en procariotas, la expresión génica en eucariotas está controlada en primer lugar a nivel transcripcional. Dado que los genomas eucariotas tienen una complejidad superior, necesariamente la regulación de la expresión génica es también más compleja que la de los procariotas. Las RNA polimerasas eucariotas a diferencia de las procariotas, por si solas no pueden transcribir el DNA y necesitan de muchas proteínas denominadas factores de transcripción. Los factores de transcricción ayudan a la RNA polimerasa a reconocer la secuencia promotora TATA. Otra diferencia entre procariotas y eucariotas es que la mayor parte de los genes eucarióticos están controlados por diferentes proteínas denominadas activadores y represores. Las diferentes combinaciones de los activadores y represores desencadenan la expresión de diferentes grupos de genes. Estas proteínas generalmente tienen dos dominios característicos, uno de unión al DNA, que puede estar a cientos o miles de pares de bases de la región promotora, y otra de interacción con la RNA polimerasa.