Fundamentos de la Biología Molecular: Estructura, Composición y Procesos del ADN y ARN

Biología Molecular: Estructura y Procesos de los Ácidos Nucleicos

1. Estructura y Procesos Centrales del ADN y ARN

Cuestiones a desarrollar: Esquema de ADN y ARNm [0,6], Tipos de ARN [0,3], Definición de Transcripción y Traducción [0,8], Localización celular de los procesos [0,3].

Esquemas de ADN y ARN Mensajero (ARNm)

  • ADN: Debe mostrar la disposición antiparalela de las dos hebras, la unión entre nucleótidos mediante el grupo fosfato, y las bases típicas del ADN (A, T, C, G) situadas en el interior.
  • ARN: Debe figurar una sola hebra, con un extremo 3′ y otro 5′, y los nucleótidos propios del ARN (A, U, C, G).

Tipos de ARN Adicionales

Existen otros tipos de ARN además del mensajero:

  • ARN transferente (ARNt) (0,15 puntos)
  • ARN ribosómico (ARNr) (0,15 puntos)

Definiciones de Procesos Genéticos

Transcripción (0,4 puntos)
Síntesis de una cadena de cualquier tipo de ARN que posee la secuencia complementaria de una cadena de ADN que actúa como molde.
Traducción (0,4 puntos)
Proceso por el cual la secuencia de nucleótidos de una molécula de ARNm dirige la síntesis de una cadena polipeptídica.

Localización Celular de la Transcripción y Traducción

  • Células Procarióticas: Ambos procesos (transcripción y traducción) ocurren en el citoplasma.
  • Células Eucarióticas: La transcripción se produce en el núcleo y la traducción tiene lugar en el citoplasma.

2. Composición, Estructura y Empaquetamiento del ADN

Cuestiones a desarrollar: Composición química [0,2], Modelo de doble hélice [1], Empaquetamiento cromosómico [0,5], Partes del cromosoma [0,3].

Composición Química del ADN

El ADN está formado por cadenas de nucleótidos. Cada nucleótido se compone de la unión de:

  • Grupo fosfato.
  • Desoxirribosa (pentosa).
  • Base nitrogenada (Adenina, Guanina, Timina, Citosina).

Modelo de la Doble Hélice

Consiste en dos cadenas de ADN que se disponen en sentido opuesto (antiparalelas): una en dirección 3’→5′ y la otra en 5’→3′. Las cadenas están enfrentadas por pares de bases complementarias (Ley de Chargaff): Adenina (A) se une con Timina (T), y Guanina (G) se une con Citosina (C). Estas uniones se realizan mediante puentes de hidrógeno. El conjunto se enrolla formando una doble hélice.

Empaquetamiento del ADN para Formar un Cromosoma

  1. Collar de Perlas: El ADN se enrolla alrededor de sucesivos octámeros de histonas, formando estructuras denominadas nucleosomas. Esta disposición inicial se asemeja a un “collar de perlas” (0,25 puntos).
  2. Solenoide y Plegamientos: El “collar de perlas” se pliega en forma de muelle o solenoide, el cual, a su vez, sufre nuevos plegamientos y enrollamientos hasta condensarse y formar la estructura compacta del cromosoma (0,25 puntos).

Estructura del Cromosoma

En un dibujo sencillo, deben indicarse correctamente las siguientes partes (0,1 punto cada una):

  • Cromátidas
  • Brazos
  • Centrómero

3. Estructura, Tipos y Funciones del ARN

Cuestiones a desarrollar: Estructura del ARN [0,2], Tipos y función [0,9], Definición y localización de la Transcripción en eucariotas [0,6].

Estructura del ARN

El ARN es una cadena de ribonucleótidos unidos mediante enlace fosfodiéster.

Tipos y Funciones del ARN

Los principales tipos de ARN son (0,1 punto cada uno):

  • ARN Ribosómico (ARNr): Se encuentra asociado a proteínas, formando la estructura de los ribosomas. Junto con estas proteínas, constituye la base física para la síntesis de proteínas. (0,3 puntos)
  • ARN Transferente (ARNt): Transporta los aminoácidos específicos hasta los ribosomas durante la síntesis de proteínas. (0,3 puntos)
  • ARN Mensajero (ARNm): Proporciona la secuencia de bases que debe ser traducida a una secuencia de aminoácidos en la síntesis de proteínas. (0,3 puntos)

Definición y Localización de la Transcripción

Transcripción
Síntesis de una cadena de cualquier tipo de ARN que tiene la secuencia complementaria de una cadena de ADN que actúa como molde.

En la célula eucariótica, la transcripción se realiza en el núcleo.

4. Definiciones de Componentes Nucleares y Monómeros [2]

Nucleósido
Compuesto formado por una base nitrogenada unida a un azúcar de 5 átomos de carbono (ribosa o desoxirribosa) mediante un enlace N-glucosídico. Al unirse, forman ribonucleósidos o desoxirribonucleósidos.
Nucleótido
Compuesto formado por la unión de un nucleósido (base nitrogenada y azúcar de cinco átomos de carbono) y ácido fosfórico, unidos mediante un enlace éster.
Nucleoplasma
Líquido viscoso con abundante agua y numerosas biomoléculas presente en el interior del núcleo celular.
Nucléolo
Componente del núcleo celular visible durante la interfase, donde se sintetizan y ensamblan las subunidades ribosómicas.
Nucleosoma
Estructura que constituye la unidad fundamental de la cromatina, formada por un núcleo de histonas (octámero) y ADN enrollado alrededor de este.

5. El Nucleótido Trifosfato (ATP) y su Metabolismo

Nota: Esta sección se refiere a una imagen adjunta, presumiblemente de un nucleótido trifosfato como el ATP.

a) Identificación y Estructura Molecular

  1. Identificación de la molécula [0,2]: Nucleótido (nucleósido trifosfato o ATP).
  2. Funciones (cite dos) [0,4]: Energética, precursores de coenzimas, estructural, segundo mensajero, etc. (0,2 puntos cada una).
  3. Componentes numerados:
    • 1: Base nitrogenada (Adenina) (0,1 punto)
    • 2: Ribosa (Pentosa) (0,1 punto)
    • 3: Tres ácidos fosfóricos (0,1 punto)
  4. Enlace entre 2 y 3: Enlace éster.

b) Procesos de Generación y Consumo

  1. Procesos de generación y localización celular (indique dos) [0,6]:
    • Glucólisis: Citosol (0,3 puntos)
    • Ciclo de Krebs: Matriz mitocondrial (0,3 puntos)
    • Fosforilación oxidativa: Membrana interna de la mitocondria
    • Fotofosforilación: Membrana del tilacoide
  2. Procesos de consumo (indique dos) [0,4]: Cualquier reacción de síntesis (anabolismo), transporte activo, formación de intermediarios metabólicos, etc. (0,2 puntos cada uno).

6. Componentes del Nucleótido y Bases Nitrogenadas

Cuestiones a desarrollar: Componentes del nucleótido [0,3], Bases púricas y pirimidínicas [0,5], Bases específicas [0,2], Tipos de enlaces [0,4], Función del ARN en la expresión génica [0,6].

Componentes de un Nucleótido [0,3]

Un nucleótido está compuesto por:

  • Base nitrogenada (0,1 punto)
  • Ribosa o desoxirribosa (0,1 punto)
  • Ácido fosfórico (0,1 punto)

Clasificación de Bases Nitrogenadas

  • Bases Púricas: Adenina y Guanina.
  • Bases Pirimidínicas: Timina, Citosina y Uracilo.

Bases Específicas de Ácidos Nucleicos [0,2]

  • Base específica del ADN: Timina (0,1 punto).
  • Base específica del ARN: Uracilo (0,1 punto).

Tipos de Enlaces en Ácidos Nucleicos [0,4]

Los enlaces que soportan la estructura de los ácidos nucleicos son:

  • Enlace fosfodiéster 3′-5′ (une nucleótidos en la misma cadena) (0,2 puntos).
  • Puentes de hidrógeno (une las dos cadenas de ADN) (0,2 puntos).

Función de los Tipos de ARN en la Expresión Génica [0,6]

  • ARNm (Mensajero): Contiene y transporta el mensaje genético desde el núcleo hasta los ribosomas.
  • ARNr (Ribosómico): Forma parte de la estructura de los ribosomas (maquinaria de traducción).
  • ARNt (Transferente): Transporta los aminoácidos de forma específica para la síntesis de proteínas.

7. Estructura y Tipos de Ácido Ribonucleico (ARN)

Nota: Esta sección se refiere a una imagen adjunta, presumiblemente de una cadena de ARN.

a) Estructura Molecular del ARN

  1. Identificación de la macromolécula [0,2]: Ácido Ribonucleico (ARN).
  2. Monómeros y su estructura [0,4]: Los monómeros constituyentes son los Ribonucleótidos. Cada uno está formado por un monosacárido de 5 carbonos (Ribosa), unido por su C5 a un ácido fosfórico y por el C1 a una base nitrogenada (Adenina, Guanina, Citosina o Uracilo).
  3. Enlace entre monómeros [0,2]: Enlace fosfodiéster. Este enlace se establece entre el grupo fosfato del C5 de un ribonucleótido y el C3 del monosacárido siguiente.
  4. Significado de la notación 5′ → 3′ [0,2]: Indica la orientación de la molécula, señalando que la cadena se sintetiza o se lee desde el extremo 5′ (donde se encuentra el grupo fosfato libre) hacia el extremo 3′ (donde se encuentra el grupo hidroxilo libre).

b) Tipos y Funciones del ARN

  1. Tipos de ARN [0,3]: ARNm, ARNr y ARNt (0,1 punto cada uno).
  2. Funciones [0,6]:
    • ARNm: Transferir o llevar la información genética (código) hasta los ribosomas (0,2 puntos).
    • ARNr: Formar la estructura de los ribosomas, sirviendo como soporte donde se realiza la traducción (0,2 puntos).
    • ARNt: Transportar los aminoácidos específicos hasta los ribosomas (0,2 puntos).
  3. Tipo de ARN con monómeros apareados [0,1]: El ARN transferente (ARNt) presenta regiones con apareamiento de bases internas, dándole una estructura secundaria característica (forma de hoja de trébol).