Proceso de Replicación del ADN (Parte 1)

A) ¿Qué representa el esquema y a qué proceso corresponde?

El esquema representa el proceso de replicación del ADN, donde una molécula de ADN se duplica antes de la división celular.

B) ¿Para qué es necesario este proceso?

La replicación del ADN es fundamental porque permite que:

• Cada célula hija reciba una copia exacta del ADN durante la mitosis o meiosis.
• Se conserve la información genética en las células de un organismo.

C) ¿Qué representan los números 1, 2 y 5 en el esquema?

Analizando el esquema, podemos deducir lo siguiente:

• 1: Horquilla de replicación → Es la estructura en forma de «Y» donde se separan las hebras de ADN para ser copiadas.
• 2: Hebra líder (o adelantada) → Se sintetiza de manera continua en la dirección 5′ → 3′.
• 5: Cebador (o primer de ARN) → Es un fragmento corto de ARN necesario para que la ADN polimerasa inicie la síntesis de la nueva cadena.

Detalles de la Replicación del ADN (Parte 2)

La imagen representa el proceso de replicación del ADN, que ocurre en la fase S del ciclo celular y permite la duplicación del material genético antes de la división celular (mitosis o meiosis).

a) Nombres de los elementos señalados con letras mayúsculas y su función

Acontecimientos en las etapas señaladas con números

1. Inicio de la replicación

La helicasa abre la doble hélice del ADN formando la horquilla de replicación. Las proteínas SSB estabilizan las hebras separadas para evitar que se vuelvan a unir.

2. Síntesis de la hebra líder (continua)

La primasa coloca un cebador de ARN. La ADN polimerasa III sintetiza la hebra líder en dirección 5′ → 3′ de forma continua.

3. Síntesis de la hebra retardada (discontinua)

La primasa coloca varios cebadores de ARN en la hebra retardada. La ADN polimerasa III sintetiza fragmentos de Okazaki en dirección 5′ → 3′.

4. Finalización y unión de fragmentos

La ADN polimerasa I reemplaza los cebadores de ARN con ADN. La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki formando una hebra continua.

¿Por qué una de las hebras se denomina retardada?

La hebra retardada se sintetiza en fragmentos en lugar de una cadena continua. Esto ocurre porque la ADN polimerasa III solo puede agregar nucleótidos en dirección 5′ → 3′, pero la hebra retardada tiene orientación opuesta (3′ → 5′). Como resultado, se necesitan varios cebadores de ARN y la síntesis ocurre de forma discontinua, en pequeños fragmentos llamados fragmentos de Okazaki, lo que hace que sea más lenta en comparación con la hebra líder.

Proceso de Transcripción del ADN

A) ¿Qué proceso representa y dónde ocurre en células eucariotas?

El esquema representa la transcripción, que es el proceso en el que se sintetiza ARN a partir de una hebra de ADN.

Lugar en células eucariotas: ocurre principalmente en el núcleo.

B) Moléculas representadas y su polaridad

En el esquema se observan dos tipos de moléculas:

• ADN (doble hebra): Una hebra actúa como molde (3′ → 5′) para la síntesis de ARN. La otra es la hebra codificante (5′ → 3′).
• ARN mensajero (ARNm): Se sintetiza de manera complementaria a la hebra molde del ADN. Su polaridad es 5′ → 3′.

Esquema simplificado:

Se puede visualizar como:

• Una hebra de ADN con dirección 3′ → 5′ (molde).
• Una hebra de ARN complementaria con dirección 5′ → 3′, sintetizándose a partir de la hebra molde.
• Es importante recordar que el ARN contiene uracilo (U) en lugar de timina (T).

C) Enzima responsable del proceso

La enzima que lleva a cabo la transcripción es la ARN polimerasa, que lee la hebra molde del ADN y sintetiza la cadena de ARN.

Análisis Adicional de la Transcripción

Parte 1: Identificación del proceso

a) Se trata de la transcripción del ADN, en la cual se sintetiza una molécula de ARN mensajero (ARNm) a partir de una secuencia de ADN. La función del ARNm es llevar la información genética del ADN al ribosoma, donde se traducirá en proteínas.

b) En el gen A, la transcripción ocurre en una dirección (izquierda o derecha), y en el gen B ocurre en la dirección opuesta. Esto depende de la orientación de la hebra molde del ADN para cada gen.

Parte 2: Identificación de estructuras y moléculas

a)

• A: ARN mensajero (ARNm), la molécula resultante de la transcripción.
• B: Hebra de ADN molde utilizada para la síntesis de ARNm.
• C: Hebra complementaria de ADN no utilizada directamente como molde en la transcripción de ese ARNm.
• Estructuras 1 y 2: Son las cadenas de ADN (doble hélice) con sus respectivas hebras molde y complementaria.
• Molécula señalada con el número 3: ARN polimerasa, la enzima responsable de la transcripción.

b) Tres tipos principales de ARN sintetizados en este proceso general (transcripción):

1. ARN mensajero (ARNm): Lleva la información genética para la síntesis de proteínas.
2. ARN ribosomal (ARNr): Forma parte estructural y funcional de los ribosomas.
3. ARN de transferencia (ARNt): Transporta aminoácidos específicos al ribosoma durante la traducción.

c)

• Monómeros de las moléculas A, B y C:
  • A (ARNm): Ribonucleótidos (con bases Adenina, Uracilo, Citosina, Guanina y azúcar ribosa).
  • B y C (ADN): Desoxirribonucleótidos (con bases Adenina, Timina, Citosina, Guanina y azúcar desoxirribosa).
• Composición de la molécula B (Hebra molde de ADN): Contiene desoxirribonucleótidos con desoxirribosa y bases nitrogenadas (A, T, C, G).
• Explicación del 3′ y 5′ en posiciones opuestas: Se debe a la naturaleza antiparalela de la doble hélice del ADN. Una hebra va en dirección 5′ → 3′ y la otra complementaria en sentido 3′ → 5′.

d) Procesos que permiten la síntesis de B y C (ADN) y A (ARN):

1. Replicación del ADN: Proceso por el cual se sintetizan nuevas moléculas de ADN (como B y C) a partir de una molécula existente.
2. Transcripción: Proceso por el cual se sintetiza ARN (como A) utilizando una hebra de ADN (como B) como molde.

Proceso de Traducción (Síntesis de Proteínas)

La traducción es el proceso donde la información codificada en el ARNm se utiliza para sintetizar una proteína. Ocurre en los ribosomas y consta de varias fases, incluyendo la elongación, que se describe a continuación:

Fases de la Elongación en la Traducción

Primera fase: Entrada del ARNt-aminoácido (1)

El sitio P está ocupado inicialmente por el ARNt iniciador (generalmente ARNt-Met), y los sitios A y E están vacíos. En el ejemplo, si el triplete (codón) siguiente al de iniciación es ACU, este codón en el sitio A señala la entrada del ARNt correspondiente, cuyo anticodón es UGA (recordando el apareamiento A-U, C-G). Esta etapa requiere factores de elongación (ej. EF-Tu en procariotas, eEF1A en eucariotas) y energía suministrada por el GTP.

Segunda fase: Formación del enlace peptídico (2)

La actividad peptidil-transferasa del ribosoma (catalizada principalmente por el ARNr de la subunidad grande: 23S en procariotas, 28S en eucariotas) forma un enlace peptídico. En el ejemplo, el grupo carboxilo (-COOH) de la metionina (unida al ARNt en el sitio P) se rompe de su ARNt y forma un enlace peptídico con el grupo amino (-NH₂) de la treonina (unida al ARNt en el sitio A). El resultado es un dipéptido (Met-Thr) unido al ARNt de la treonina, alojado provisionalmente en el sitio A.

Tercera fase: Traslocación (3)

Interviene otro factor de elongación (ej. EF-G en procariotas, eEF2 en eucariotas) que, utilizando la energía del GTP, provoca el desplazamiento del ribosoma exactamente tres nucleótidos a lo largo del ARNm en sentido 5′ → 3′. Este desplazamiento mueve el complejo peptidil-ARNt del sitio A al sitio P. Como consecuencia:

• El sitio P queda ocupado por el ARNt que lleva la cadena polipeptídica en crecimiento (en el ejemplo, Met-Thr-ARNtThr).
• El sitio A queda vacante y listo para recibir al siguiente ARNt cargado con su aminoácido correspondiente, según el nuevo codón expuesto.
• El sitio E (sitio de salida) queda ocupado brevemente por el ARNt ahora descargado (en el ejemplo, el ARNtMet), antes de que este abandone el ribosoma.