EJERCICIOS TEMA 6

Nucleótidos y ácidos nucleicos

ACTIVIDADES PAU RESUELTAS

6.1. El ADN presente en una determinada especie bacteriana posee un 18% de citosina del total de bases nitrogenadas. Calcula el porcentaje de las restantes bases nitrogenadas presentes en el ADN de dicha bacteria.

Actividad resuelta en el libro del alumno.

6.2. La figura representa un dinucleótido muy importante en los seres vivos. ¿De qué molécula se trata? ¿Qué función desempeña en los seres vivos?

Actividad resuelta en el libro del alumno.

6.3. En relación con los ácidos nucleicos, indica.

a) ¿Cuáles son los componentes de un nucleótido?

b) ¿Cuáles son las bases nitrogenadas derivadas de la purina? ¿Y de la pirimidina?

c) ¿Qué bases nitrogenadas entran a formar parte en la composición del ARN y del ADN?

d) ¿Qué tipo de enlaces soporta la estructura de los ácidos nucleicos?

Actividad resuelta en el libro del alumno.

6.4. ¿Cuál es la estructura molecular del ATP? ¿Qué significa que el ATP actúa como "intercambiador de energía" o como "moneda energética"?

ATP es el acrónimo utilizado para designar un compuesto químico llamado adenosín trifosfato, que químicamente es un nucleótido formado por la unión de la adenosina y tres moléculas de ácido fosfórico, con la particularidad que los enlaces entre las dos moléculas de ácido fosfórico son enlaces ricos en energía.

6.7. Los ácidos nucleicos son los componentes estructurales de la información genética.

a) Indica los componentes de un nucleósido y un nucleótido.

b) Copia y completa la tabla adjunta.

e) Si el diámetro de la molécula es constante en toda su longitud. Razona tus respuestas.

a) Cada uno de los monómeros que forman parte del ADN está formados por un azúcar de cinco átomos de carbono (desoxirribosa), una base nitrogenada y una molécula de ácido fosfórico.

b) Las bases nitrogenadas son cuatro: adenina, guanina, citosina y timina.

c) Las parejas de bases que se establecen entre las dos cadenas complementarias son la adenina-timina y la guanina-citosina. Entre la adenina y la timina se forman dos enlaces de hidrógeno, y entre la guanina y la citosina son tres los enlaces de hidrógeno con los que se unen.

d) Espacialmente, la molécula de ADN presenta las siguientes características:

• El ADN es una doble hélice de 2 nm de diámetro formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario; las bases nitrogenadas se encuentran situadas hacia el interior de la molécula. Los planos de sus anillos son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. Así, esta estructura recuerda a una escalera de caracol en la que los peldaños son las bases nitrogenadas, y los pasamanos las cadenas formadas por el azúcar y el ácido fosfórico.

• El enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha) y plectonémico, es decir, que para que las dos ca­denas se separen es necesario que se desenrollen.

• Cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por una distancia de 0,34 nm, y cada vuelta de la doble hélice está formada por 10 pares de nucleótidos; esto supone una longitud de 3,40 nm por vuelta de hélice.

• Las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas, es decir, los enlaces 5' -> 3' están orientados en sentidos opuestos y son complementarias; o, lo que es lo mismo, existe una correspondencia entre las bases nitrogenadas.

e) El diámetro de la molécula de ADN es 2 nm, y es constante en toda su longitud. Esto es debido al en-frentamiento entre las bases nitrogenadas, ya que enfrente de una base púrica, estructuralmente formada por dos anillos, se sitúa una base pirimidínica, estructuralmente formada por un solo anillo, ocu-

_ rriendo esto a lo largo de toda la molécula.

6.13. Explica la estructura química del ARN.

a) Cita las diferencias químicas y estructurales entre ARN y ADN.

b) Comenta la estructura del ARN de transferencia, y explica su función.

Diferencias estructurales

Por lo general, el ADN tiene una estructura secundaria en toda su cadena, ya que está constituido por una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario.

En la mayor parte de los organismos, el ARN es monocatenario, salvo en algunos virus en los que es bicatenario. En los monocatenarios algunas zonas de su molécula, denominadas horquillas, pueden presentar estructura de doble hélice como resultado de la formación de enlaces de hidrógeno entre bases complementarias. En las zonas donde no existe complementariedad de bases se forman unas estructuras denominadas bucles.

b) El ARN transferente (ARNt) es monocatenario, es decir, está formado por una sola cadena de nu­cleótidos. En algunas zonas de la molécula presenta una estructura en forma de doble hélice, debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre bases complementarias; la adenina se une al uracilo, y la guanina lo hace con la citosina. En las zonas donde no existe apareamiento de bases se forman bucles; concretamente, tres. Si la molécula de ARNt se dispone en un plano, su aspecto recuerda al que tiene una hoja de trébol formada por tres brazos -el brazo A, el brazo T y el brazo D-, pero si se dispone espacialmente, su forma es parecida a la de la letra L La función del ARNt es transportar los ami­noácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen las proteínas.

6.14. En relación con la figura, responde a las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué tipo de molécula representa? Explica su composición, indicando el tipo de enlace entre sus componentes.

b) ¿Cumple esta molécula la relación purinas/pirimidinas = 1?

c) Explica su función, indicando el nombre y la implicación en la misma de las regiones señaladas con los números 1 y 2.

a) La molécula representada en la figura adjunta es el ARN de transferencia (ARNt). Está formado por la unión, mediante enlaces fosfodiéster, de ribonucleótidos. Cada uno de los ribonucleótidos está formado por un azúcar de cinco átomos de carbono, la ribosa, una de alguna de estas cuatro bases nitrogenadas

-adenina, guanina, citosina y uracilo-, y una molécula de ácido fosfórico.

b) La relación de bases purinas / pirimidinas = 1 es una de las reglas de Chargaff, y se cumple para el ADN

-que es un ácido nucleico formado por dos cadenas de nucleótidos, una complementaria a la otra-, pero no se cumple para el ARN, que es un ácido nucleico monocatenario.

c) La función del ARNt es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen las proteínas.

La región 1 se llama extremo 3', y está formado por tres bases nitrogenadas (C-C-A) sin aparear, siendo este el lugar por donde el ARNt se une al aminoácido que va a transportar hasta el ribosoma. La región 2 se llama brazo A, y en él existe un triplete de bases nitrogenadas llamado anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que va a transportar, y es complementario del correspondiente triplete codón del ARNm.

6.15. En el ADN bicatenario de un virus:

a) ¿Qué tipos de bases nitrogenadas podrías encontrar?

b) ¿Qué proporciones cuantitativas cabría esperar entre dichas bases?

c) En el caso de un virus con ARN monocatenario, ¿qué tipos de bases nitrogenadas esperarías encontrar?

a) En un ADN bicatenario de un virus existen las mismas bases nitrogenadas que en cualquier otro ADN, la adenina, la timina, la guanina y la citosina.

b) La proporción cuantitativa entre las bases nitrogenadas de un mismo ADN viene determinada por las re­glas de Chargaff:

• La proporción de adenina (A) es igual a la de timina (T). A = T. La relación entre adenina y timina es

igual a la unidad (A/T = 1). '

• La proporción de guanina (G) es igual a la de citosina (C). G = C. La relación entre guanina y citosina es igual a la unidad (G / C = 1).

• La proporción de bases puncas (A + G) es igual a la de las bases pirimidínicas (T + C). (A + G) = (T +

-g C). La relación entre (A + G) y (T + C) es igual a la unidad (A + G) / (T + C) = 1.

Según estas reglas, en un mismo ADN habrá la misma cantidad de adenina que de timina, y la misma cantidad de guanina que de citosina; el 50% de las bases serán púricas (A + G), y el otro 50% será de bases pirimidínicas (C + T).

c) El ARN monocatenario de un virus estaría formado por las mismas bases nitrogenadas que forman parte de todos los ARN, es decir, la adenina, la guanina, la citosina y el uracilo.

6.16. Enumera las características y la función de los distintos ARN.

Es monocatenario con estructura lineal, salvo en algunas zonas de la cadena, donde se forman horquillas debido a la existencia de complementariedad entre las bases. En los organismos eucariotas es monocistrónico, ya que lleva información para que se sintetice una proteína, mientras que en los procariotas es policistróníco, ya que contiene información separada para la síntesis de varias proteínas distintas.

Su función es copiar la información genética del ADN (transcripción) y llevarla hasta los ribosomas, que son los orgánulos donde se realiza la síntesis de las proteínas. Cada ARN mensajero se sintetiza tomando como molde una porción de ADN, y es complementario a él

ARNr.

Las moléculas de ARNr son largas y monocatenarias; aunque en algunas regiones, las bases nitrogenadas se encuentran apareadas; por tanto, en esas zonas, el ARNr tiene una estructura de doble cadena.

Varias moléculas de este ARN, asociadas a un conjunto de proteínas básicas, forman un ribosoma, que es el orgánulo donde se sintetizan las proteínas.

ARNt

El ARN de transferencia (ARNt) es monocatenario, es decir, está formado por una sola cadena de nucleótidos. En algunas zonas de la molécula presenta una estructura en forma de doble hélice, debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre bases complementarias; la adenina se une al uracilo, y la guanina lo hace con la citosina. En los sitios donde no existe apareamiento de bases se forman bucles, concretamente tres. Si la molécula de ARNt se dispone en un plano, su aspecto recuerda al que tiene una hoja de trébol formada por tres brazos -el brazo A, el brazo T y el brazo D-, pero si se dispone espacialmente, su forma es parecida a la de la letra L.

La función del ARNt es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen las proteínas.

ARNn

Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN, denominados organizadores nucleolares. Una vez formado, se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARNr.

Se encuentra asociado a diferentes proteínas, y forma el nucléolo.

6.17. Las cuatro moléculas que aparecen en la figura son la sacarosa, la fenilalanina, el NADP y la pro-gesterona.

a) Identifícalas e indica el grupo de compuestos al que pertenecen.

b) Las proteínas están formadas por la unión de aminoácidos. Indica, mediante un esquema, el tipo de enlace que une los aminoácidos entre sí.

c) Haz un esquema de la estructura molecular de un mononucleótido, y señala una función im­portante que desempeñen los mononucleótidos en los seres vivos.

b) El enlace que une entre sí a dos aminoácidos es un enlace peptídico. Es un enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro.

c) Un mononucleótido es un compuesto químico formado por la unión de un azúcar de cinco átomos de carbono (pentosa), una base nitrogenada y un ácido fosfórico (H₃PO₄).

Los mononucleótidos son las unidades estructurales que constituyen los ácidos nucleicos.

6.18. Enumera y describe, de acuerdo con su estructura, composición, localización y función, los diferen­tes tipos de ácidos ribonucleicos de las células eucarióticas.

ARNm ARNt ARNr ARNn

6.19. Investigadores de la Universidad de Chicago han demostrado que las personas, en particular las mujeres, son capaces de distinguir diferencias de olor entre dos hombres debidas a un único gen (secuencia de ADN). El olor corporal característico de cada individuo se debe, entre otras cosas, a sus genes HLA, que codifican ciertas proteínas de la membrana celular. En el estudio, se secuenciaron los genes HLA de un grupo de mujeres a las que se les había pedido que diesen su opinión sobre el olor de un grupo de hombres no relacionado con ellas, a los que también se les secuenciaron sus genes HLA. Las mujeres preferían el olor de hombres cuyos genes HLA son medianamente similares a los suyos, mientras que no les gustaba tanto el olor de hombres cuyos genes HLA son o muy similares o muy diferentes de los suyos.

a) Los términos subrayados son:

• Secuencia de ADN: cadena de ADN con un determinado orden de nucleótidos.

• Codifican: llevan un mensaje cifrado.

• Proteínas: macromoléculas orgánicas formadas por la unión de aminoácidos en un orden deter­minado.

• Membrana celular: estructura lipoproteica que separa el medio extracelular del medio intracelular.

6.20. El siguiente fragmento del artículo publicado por Watson y Crick en la revista Natura del día 25 de abril de 1953 explicando la estructura del ADN está obtenido de una página web en inglés, y traducido con un traductor automático. La traducción no se ha realizado correctamente, y tienes que encontrar dónde están los siete errores.

"Deseamos ofrecer aquí una estructura radicalmente distinta para el ácido desoxirribonucleico. Esta estructura tiene dos cadenas helicoidales enrolladas en torno a un eje distinto cada una de ellas. Hemos hecho las suposiciones químicas usuales, más específicamente, que cada cadena consiste en grupos fosfatodiéster uniendo residuos de B-D-ribofuranosa con enlaces 5' -> 3'. Ambas cadenas siguen una hélice levógira y corren en la misma dirección. En cada una de las cadenas las bases están situadas hacia el exterior y los fosfatos hacia el interior. Los azúcares se disponen perfectamente perpendiculares a la base adjunta. Cada pareja de nucleótidos está separada por una distancia de 0,34 nm. Hemos asumido un ángulo de 36 grados entre residuos adyacentes en la misma cadena, para que la estructura se repita después de 12 pares de nucleótidos sobre cada cadena, esto es, después de 3,4 nm."