Guía de problemas de Ácidos Nucleicos

ÁCIDOS NUCLEICOS
CÁTEDRA: BIOQUÍMICA
Carreras: Farmacia
Profesorado en Química
Licenciatura en Química
Licenciatura en Alimentos
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 (Tm), 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 Tm 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 Tm.
b) si la solución se calentó muy por encima de Tm.
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)
A260
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
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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 A260 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 A260 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 A260 de 0,5. Por
calentamiento de dicha solución a 90ºC la A260 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 Tm 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 A260 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.
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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. A, T, C, G.
%G= 20 %G= 32 %G= 60
Efecto hipercrómico Sí Sí No
A260 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 Tm del material genético. b) ¿Cuántos pares de bases tiene este material? c)
¿Cuál es el porcentaje de T + C?
Temperatura (ºC) Abs 260 nm
35 0,5
45 0,5
55 0,7
65 1,0
75 1,5
85 1,5
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
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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 Tm= 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 A260).
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 A260 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.
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MATERIAL SUPLEMENTARIO
Notación taquigráfica
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