CÁTEDRA: BIOQUÍMICA Carreras: Farmacia Profesorado en Química Licenciatura en Química Licenciatura en Alimentos ÁCIDOS NUCLEICOS 1) a) En la figura señale, englobando con un trazo continuo, lo siguiente: un nucleótido un nucléosido una base púrica una base pirimídica un puente hidrógeno una unión fosfodiéster un extremo 3 un extremo 5 una desoxirribosa b) Qué peso molecular promedio tiene un DNA de cadena doble de 150 pares de bases de longitud? (PM promedio de un nucleótido: 330) 2) Cuál será la masa molecular aproximada de una molécula de DNA cuya longitud es de 16,4 µ? 3) Ordene las siguientes moléculas de DNA de acuerdo a su temperatura de fusión (T m ), de menor a mayor. a) AAGTTGTCTGAAAT TTCAACAGACTTTA b) GGACCTCTCAGGCG CCTGGAGAGTCCGC c) AGTCGTCAATGCAG TCAGCAGTTACGTC 1
4) Cuál de las siguientes cadenas tiene la menor temperatura para la separación de las hebras y por qué? a) AGTTGCGACCATGATCTG TCAACGCTGGTACTAGAC b) ATTGGCCCCGAATATCTG TAACCGGGGCTTATAGAC 5) Un segmento de DNA de cadena simple tiene la siguiente composición de bases: A 31,5%, C 23,7%, T 17,1%, G 27,7%. Cuál sería la composición de bases de la cadena complementaria? Cuál sería la composición de bases de la forma de doble cadena de dicho segmento? 6) El DNA del bacteriófago M13 tiene la siguiente composición de bases: A 23%, T 36%, G 21%, C 20%. Qué nos dice esta información acerca del DNA de este fago? 7) Cuál es el % molar de adenina en un DNA de doble hebra que contiene 20 moles % de citosina? 8) En muestras de DNA aisladas de dos especies no identificadas, la composición de A es 32 y 17% respectivamente del total de bases. Qué cantidades relativas de C, G y T esperaría encontrar en las dos muestras de DNA? Qué debería usted asumir? Una de estas bacterias es termofílica. Cuál es el DNA que proviene de esta bacteria? En qué se basa usted para afirmar esto? 9) Calcule el peso en gramos de una molécula de DNA doble hélice de longitud igual a la distancia desde la tierra a la luna (aprox. 200000 millas). La doble hélice de DNA pesa aproximadamente 10-18 g por 1000 pares de nucleótidos. Hay 1,6. 10 12 nm por milla y cada par de bases se extiende 0,34 nm. (Para que usted haga una interesante comparación su cuerpo contiene 0,5 g de DNA.) 10) Un bacteriófago lambda sufrió una mutación que acortó la longitud de su DNA de 17 a 15 µ. Cuántos pares de bases perdió este mutante? 11) Cuál es el número mínimo de pares de nucleótidos en el gen de la enzima ribonucleasa pancreática (124 aminoácidos de largo)? Por qué podría ser el número de pares de nucleótidos mayor que su respuesta? 12) El peso molecular del gen codificante de una glutatión reductasa es de 800.000. Calcule el peso molecular de la enzima y el número de nucleótidos del ARNm correspondiente. 13) El peso molecular de un gen es de 3. 10 6. Calcule la longitud de dicho gen y el número de aminoácidos de la proteína codificada. 14) El ARNm codificante de una porina contiene 1875 nucleótidos. Calcule el peso molecular de la porina y la longitud del gen que codifica para dicha proteína. 2
15) La longitud de un gen es de 1650 nm. Calcule el peso molecular de la proteína que codifica y el número de bases del ARNm codificante de dicha proteína. 16) Un hexanucleótido doble cadena, por ejemplo, tres guaninas en una cadena y tres citosinas en la otra, tiene una T m muy baja con respecto a un polinucleótido que contiene 1000 guaninas y 1000 citosinas en cada cadena respectivamente. Explique. 17) Una solución de DNA de doble cadena se calienta y se enfría luego a temperatura ambiente durante un intervalo de dos minutos. Cómo cambiará la absorbancia a 260 nm durante el enfriamiento: a) si la solución se calentó un poco por debajo de T m. b) si la solución se calentó muy por encima de T m. c) puede proponer tres clases de estructuras de polidesoxirribonucleótidos de dobles cadenas (naturales o sintéticos) que darían un perfil de absorbanciatemperatura totalmente reversible en solución acuosa? 18) A 260 1 2 Temp. Las dos gráficas superiores pertenecen a 2 ácidos nucleicos 1 y 2. Cabría deducir: a) 1 posee más purinas que 2. b) 1 posee más peso molecular que 2. c) 1 posee un porcentaje de (C+G) inferior al de 2. d) 1 posee un menor porcentaje de adenina que 2. e) 1 posee menos pirimidinas que 2. 19) Dadas las siguientes moléculas de ácidos nucleicos de cadena doble: a) AAGTTCTCTGAA b) GTCGTCAATGCA c) GGACCTCTCAGG TTCAAGAGACTT CAGCAGTTACGT CCTGGAGAGTCC Señale V o F: - Ninguna de las tres moléculas puede ser degradada por una RNAsa. - Las tres moléculas tienen igual temperatura de fusión (Tm) porque tienen la misma longitud. - Las dos hebras de cada una de ellas son antiparalelas. - Tm a Tm b Tm c - Tm b Tm a Tm c - Tm c Tm b Tm a 3
- Tm a Tm c Tm b Justifique. 20) Explique el siguiente gráfico, obtenido midiendo la absorbancia (A) de luz UV de dos muestras de DNA sometidas cada una a calentamiento gradual: a) A qué corresponden TI y TII? b) A qué corresponden Aa y Ab? c) Qué diferencia existe entre el DNA de la curva I y el de la curva II? d) Grafique la curva correspondiente a una muestra de DNA II al doble de la concentración original manteniendo igual la concentración de sales. 21) Usted recibe una muestra de material genético de origen viral para su estudio químico y estructural. La muestra presentó las siguientes características: Fue totalmente insensible a NaOH 0,5 mm, el tratamiento con una endonucleasa produjo un solo fragmento de masa molecular 8 10 5 Da y al elevar la temperatura por encima de la temperatura crítica se produjo un marcado aumento de la absorbancia a 260 nm. Con los datos precedentes caracterice tanto como le sea posible a la muestra justificando en cada caso su respuesta. 22) Usted recibe una muestra de material genético de origen viral para su estudio químico y estructural. La muestra presentó las siguientes características: Fue totalmente hidrolizada en NaOH 0,5 mm, el tratamiento con una endonucleasa produjo un solo fragmento de masa molecular 2 10 6 Da y al aumentar la temperatura por encima de la temperatura crítica no se observaron variaciones sustanciales en la absorbancia a 260 nm. Con los datos precedentes, caracterice tanto como le sea posible la muestra justificando su respuesta. 23) Usted recibe en su laboratorio una muestra de material biológico que presenta las siguientes características: masa molecular 22000 Da, fue totalmente insensible al tratamiento con enzimas proteolíticas y con exorribonucleasas, fue totalmente hidrolizado en NaOH 0,5 mm, no presentó efecto hipercrómico y fue hidrolizado por endorribonucleasas. Caracterice la muestra y justifique. 24) Usted recibe una muestra de material biológico desconocido que presenta 4
las siguientes propiedades: dio negativa la reacción de biuret, no reaccionó con periodato, no fue afectada por tratamiento con NaOH 0,5 mm, presentó un pico de absorbancia a 260 nm, al calentar la muestra hasta 80ºC la A 260 aumentó 5 veces con un punto de inflexión para la curva de aumento de absorbancia a los 56ºC. Caracterice lo más posible la muestra recibida en base a sus propiedades. Fundamente su respuesta. 25) Usted recibe una muestra de material biológico desconocido que presenta las siguientes propiedades: dio negativa la reacción de biuret, dio positiva la reacción de periodato originándose grupos aldehídos, fue totalmente degradado por tratamiento con NaOH 0,5 mm, al calentar la muestra hasta 80ºC la A 260 no presentó variaciones significativas. Caracterice lo más posible la muestra recibida en base a sus propiedades. Fundamente su respuesta. 26) Se recibe una muestra de DNA que posee 120000 nucleótidos y la siguiente estructura: 5 3 Calcule la masa molecular y la longitud de la muestra. Teniendo en cuenta la estructura anterior cómo esperaría usted que reaccionara la muestra frente a: los álcalis, exo y endonucleasas y aumentos de temperatura? Si la proporción de A es 17%, cuál sería la composición de bases de la muestra? 27) El DNA de una mutante del bacteriófago lambda tiene una longitud de 15 µ en vez de 17 µ. Una solución de dicho DNA presentó una A 260 de 0,5. Por calentamiento de dicha solución a 90ºC la A 260 fue de 1,5. Este aumento de absorbancia también fue observado cuando el DNA mutante se sometió a un tratamiento con NaOH. La composición de las bases nitrogenadas de una de las hebras del DNA del mutante es de 30 % adenina y 24 % guanina. Una porción de la secuencia nucleotídica de este DNA fue la siguiente: 5 -GATCAAACGCGTTCGAACTACCAT-3 a) Escriba en el sentido 5 -->3 la secuencia de bases complementaria a la secuencia indicada. b) Calcule la T m de la secuencia descripta considerando que por cada adenina presente en la secuencia debe sumar 2ºC y por cada guanina 4ºC. c) Cuántos pares de bases menos tiene el DNA mutante respecto al DNA original del bacteriófago lambda? d) Cuál es el porcentaje de C+T del DNA mutante? 28) Se aisló el material genético de 3 virus diferentes: A, B y C. Se realizaron estudios para su caracterización, obteniéndose los datos de la tabla adjunta. En base a estos datos caracterice lo mejor posible el material genético de cada virus. El gráfico muestra la A 260 en función de la temperatura a la que fue calentado el material genético de cada uno de los virus. Indique a qué virus corresponde, respectivamente, cada uno de los trazos del gráfico. Justifique brevemente su respuesta. 5
TRATAMIENTO A B C NaOH 0,5 mm Insensible Insensible Insensible Exorribonucleasa Insensible Insensible Insensible Exodesoxirribonucleasa Hidrólisis total Insensible Insensible Endorribonucleasa Insensible Insensible Insensible Endodesoxirribo-nucleasa 3 fragmentos PM: 3, 6 y 8 10 4 1 fragmento PM 17 10 4 1 fragmento PM 8 10 4 Contenido de bases A, T, C, G. A, T, C, G. %G= 20 %G= 32 Efecto hipercrómico Sí Sí No A, T, C, G. %G= 60 A 260 3 2 1 Temperatura 29) El material genético de una bacteria tiene una longitud de 34 m. La composición de A + T es de 28 %. Una solución de dicho material presentó una absorbancia a 260 nm de 0,5. Por el calentamiento de dicha solución la absorbancia a 260 nm varió como se muestra en la tabla siguiente. a) Calcule la T m del material genético. b) Cuántos pares de bases tiene este material? c) Cuál es el porcentaje de T + C? Temperatura (ºC) 35 0,5 45 0,5 55 0,7 65 1,0 75 1,5 85 1,5 Abs 260 nm 30) El ARNm de un receptor hormonal contiene 1800 nucleótidos. a) Calcule el peso molecular del receptor. (3 puntos) b) Considerando que el gen que codifica para dicho receptor presenta un 40 % de regiones no codificantes, calcule el número de nucleótidos de dicho gen. (3 puntos) c) Indique qué le ocurrirá al ARNm luego de los siguientes tratamientos: (4 puntos) - NaOH 5 M - exorribonucleasa - endodesoxirribonucleasa - calentamiento por encima de la Tm 6
RESPUESTAS 1) b) 150 x 2 x 330 = 99.000 2) 31835000 3) a, c, b. 4) Tiene menor temperatura la a, porque la b presenta una zona unida muy fuertemente por los pares CG seguidos y entonces se debe aumentar más la temperatura para separar las hebras. 5) cadena complementaria: T = 31,5 %, G = 23,7 %, A = 17 %, C= 27,7 %. Doble cadena: A = 24,25, C = 25,7, T = 24,25, G = 25,7. 6) Nos dice que es un DNA simple hebra, ya que no presenta porcentajes iguales de A y T, y C y G. 7) 30%. 8) Asumo doble hebra: 32 % A, 32 % T, 18 % C,18% G. 17 % A, 17 % T, 33 % C, 33 % G. Este es el DNA de la bacteria termofílica, porque tiene un mayor porcentaje de pares de bases CG que forman mayor número de puentes de hidrógeno, que le dan más estabilidad y aumentan la temperatura. 9) 9,4 10-4 g 10) 5882 pares de bases. 11) 372. Puede ser mayor, porque se necesitan nucleótidos para indicar los codones de iniciación y terminación, etc. 12) 44440, 1212 nucleótidos 13) 4545 pares de bases, 1515 aminoácidos 14) 68750, 0,6375 µm 15) 177941, 4853 bases 16) Porque al ser mayor el número de pares de CG. esa doble hélice está mucho más estabilizada por la mayor cantidad de puentes de hidrógeno y por lo tanto se va a requerir una temperatura mayor para desestabilizarla. 17) a) La absorbancia disminuye al enfriar, ya que el DNA se renaturaliza porque las dos hebras no se separaron totalmente. b) La absorbancia no cambia porque el DNA no se puede renaturalizar. c) poli AT, poli CG, DNA circular. 18) Sólo es verdadero la c. 19) (A+T)2 + (G+C)4 = Tm a) 8x2 + 4x4 = 32 b) 6x2 + 6x4 = 36 c) 4x2 + 8x4 = 40 20) a) T de fusión de los DNA I y DNA II b) Aa Absorbancia a 260nm de las 2 hebras de DNA separadas Ab Absorbancia a 260 nm de la doble hélice c) % CG de DNA II %CG de DNA I 21) DNA (porque el RNA se hidroliza), circular (porque origina un solo fragmento con la endonucleasa), doble hélice (por aumento de absorbancia a 260 nm al elevar la temperatura) y peso molecular 8 10 5. 22) RNA circular simple hebra, peso molecular 2 10 6. 23) Peso molecular: 22000, no es proteína ni RNA de cadena abierta, RNA, simple hebra, circular. 24) DNA doble hebra, con T m = 56ºC. No es proteína (biuret negativo), no tiene ribosa (periodato negativo). Es ácido nucleico (absorbancia a 260), DNA (no se hidrolizó con NaOH), doble hebra (aumento de A 260 ). 7
25) ARN simple hebra lineal. Para justificar ver 16. 26) 39600 kda. 20,4 µ. No se hidroliza por álcalis. Se hidroliza por exo y endonucleasas. Aumenta la A 260 al aumentar la temperatura. 17 % A, 17 % T, 33 % C, 33 % G. 27) a) 5 -ATGGTAGTTCGAACGCGTTTGATC-3 b) 70 ºC c) 5882 pb d) 46 % si consideramos una hebra (50 % si consideramos la molécula de DNA completa) 28) A: DNA lineal, PM 17 10 4, doble hebra, 20 % C, 20 % G, 30 % T, 30 % A. B: DNA circular, PM 17 10 4, doble hebra, 32 % G, 32 % C, 18 % A, 18 % T. C: DNA circular, PM 8 10 4, simple hebra, 60 % G. 2 corresponde a A, 1 a B y 3 a C. 29) a) 65ºC b) 100.000 c) 50 % 30) a) 1800/3= 600 aminoácidos x 110= 66000 b) 1800 x 100 / 60= 3000 pares de bases c) NaOH 5 M: se hidroliza totalmente, exorribonucleasa: se degrada totalmente, endodesoxirribonucleasa: insensible, calentamiento por encima de la Tm: es simple hebra por lo tanto no aumenta la Abs a 260 nm. 8
MATERIAL SUPLEMENTARIO Notación taquigráfica 9
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