Problemes de Genètica: Àcids nucleics i transmissió del material hereditari

Problema I.1. Tipus d'àcids nucleics i proporcions de bases

La taula següent recull les freqüències relatives de bases nitrogenades (expressades com a percentatge respecte al total) trobades en l'anàlisi de diferents mostres d'àcids nucleics hipotètics:

Molècula · % A · % G · % T · % C · % U · (A+T)/(G+C) · (A+G)/(T+C)

a · 23 · 27 · 27 · 23 · - · - · -

b · 27 · 23 · 27 · 23 · - · - · -

c · 23 · 27 · - · 27 · 23 · - · -

d · 23 · 27 · - · 23 · 27 · - · -

e · - · - · - · - · - · 1,00 · 0,67

f · - · - · - · - · - · 0,67 · 1,00

Per a cadascun dels casos:

a.

Indiqueu de quin tipus d'àcid nucleic (DNA o RNA, monocatenari o bicatenari) es tracta amb major probabilitat.

Molècula a:

Molècula b:

Molècula c:

Molècula d:

Molècula e:

Molècula f:

b.

Justifiqueu si existiria la possibilitat d'una estructura alternativa.

Problema I.2. Proporció de bases en cadenes de RNA i dsDNA complementaris

Es disposa d'un fragment de DNA monocatenari (ssDNA) que presenta la següent composició de bases nitrogenades: $A = 26\,\%$; $G = 31\,\%$; $T = 23\,\%$; $C = 20\,\%$.

a)

Quina serà la distribució percentual de les bases en una cadena de RNA que se sintetitzi in vitro de forma complementària a aquest ssDNA?

%

%

%

%

b)

Si a partir d'aquest mateix ssDNA es construeix la seva cadena complementària per formar un dúplex de DNA (dsDNA), quines seran les freqüències de cadascuna de les quatre bases en la molècula bicatenària global resultant?

%

%

%

%

Problema I.3. Relació de bases entre cadenes complementàries

En una cadena determinada d'una molècula de DNA es determina que la raó entre purines i pirimidines és:

$$\frac{A + G}{T + C} = 0{,}7$$

Calculeu quin valor tindrà aquesta mateixa relació en:

a)

La cadena complementària.

b)

La totalitat de la molècula de DNA de doble cadena.

Problema I.4. Seqüències repetides de DNA i transcripció a RNA

Al laboratori s'han preparat de forma artificial diverses molècules de DNA de doble cadena formades per la repetició en tàndem d'un motiu de seqüència en una de les cadenes:

1. 5'-GTCA-3'

2. 5'-CTAC-3'

3. 5'-TTAAGGCC-3'

4. 5'-GGTGGA-3'

5. 5'-ATAGCTCG-3'

Resoneu les següents qüestions:

a)

Quina serà la proporció de bases nitrogenades que presentarà cadascuna d'aquestes cinc molècules de DNA bicatenari complet?

b)

Si se sotmeten a transcripció in vitro i es produeix una cadena de RNA amb una relació estequiomètrica de bases $1A: 1G: 1C: 1U$, quines d'aquestes molècules podrien haver servit de matriu?

c)

Si la molècula de RNA transcrit presenta una composició $1A: 4G: 0C: 1U$, a quina de les molècules de DNA pertany? Indiqueu quina de les dues cadenes del dúplex ha actuat com a motlle.

Problema I.5. Nombre de molècules de citosina en dsDNA de longitud coneguda

En una mostra de DNA bicatenari (dsDNA) d'una longitud d'1 $\mu\text{m}$, la timina representa el 15% del total de bases nitrogenades.

Tenint en compte els paràmetres de la doble hèlix clàssica de tipus B (distància entre parells de bases contigus igual a 0,34 nm), quantes molècules de citosina s'espera trobar, de manera aproximada, en aquest fragment?

Problema I.6. Paràmetres físics i composició nucleotídica del DNA d' Escherichia coli

El genoma de la soca bacteriana Escherichia coli està constituït per una única molècula circular de DNA de doble cadena que conté $3{,}2 \times 10^6$ bp i un contingut del 24% de residus de citosina.

a.

Quina és la longitud física aproximada d'aquesta molècula de DNA expressada en micròmetres ($\mu\text{m}$)?

b.

Quantes molècules d'adenina s'esperaria trobar estadísticament en un segment d'aquest DNA que mesuri 0,1 mm de llargada?

Problema 11. Nombre de cromàtides en diferents fases de la divisió cel·lular

En el ratolí comú ( Mus musculus), les cèl·lules somàtiques tenen una dotació diploide de 20 parells de cromosomes ($2n = 40$). Considereu que no s'indica el contrari i que treballem amb organismes diploides.

Quantes cromàtides contindrà una cèl·lula d'aquest animal en cadascuna de les situacions següents?

a.

b.

c.

d.

Problema 16. Identificació del tipus cel·lular i cicle biològic a partir del cariotip

En analitzar el conjunt de cromosomes d'una cèl·lula d'un organisme desconegut es constata la presència de 10 cromosomes morfològicament diferents entre si.

De quin tipus de cèl·lula es tracta i quin tipus de cicle biològic presenta l'organisme? Raoneu la resposta.

Problema 17. Dinàmica del contingut de DNA i nombre de cromosomes al llarg del cicle cel·lular i la meiosi

En un organisme diploide es defineix com a $c$ la quantitat de DNA present en una cèl·lula somàtica en estat quiescent $G_0$, i com a $2n$ el seu nombre diploide de cromosomes.

Indiqueu quina serà la quantitat de DNA i el nombre de cromosomes d'una cèl·lula d'aquest organisme en cadascuna de les etapes següents:

a)

Fase $G_2$ d'una cèl·lula somàtica:

b)

Anafase mitòtica:

c)

Anafase de la meiosi I:

d)

Anafase de la meiosi II: