15.E: Control positivo y negativo de la expresión génica (Ejercicios)
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Q15.1
Las mutaciones ámbar son una clase de mutaciones sin sentido. Conllevan a la terminación prematura de la traducción por alternancia de un codón que codifica aminoácidos a un terminador UAG, por ejemplo, CAG (Gln) puede cambiarse a UAG (parada; ámbar). El fenotipo de dichos mutantes ámbar puede ser suprimido por genes supresores de ámbar, que son genes de ARNt mutantes que codifican ARNt que reconocen codones UAG y permiten la inserción de un aminoácido durante la traducción. ¿Qué genes o loci en el operón lac pueden dar lugar a mutaciones supressibles de ámbar?
15.2 (POB) Regulación negativa.
En el operón lac, describir el probable efecto sobre la expresión del gen lacZ de:
- Mutaciones en el operador lac
- Mutaciones en el gen lac I
- Mutaciones en el promotor
Q15.3
Considerar un operón controlado negativamente con dos genes estructurales (A y B, para las enzimas A y B) un gen operador (0) y un gen regulador (R). En la cepa haploide de tipo silvestre cultivada en ausencia de inductor, las actividades enzimáticas de A y B son ambas de 1 unidad. En presencia de un inductor, las actividades enzimáticas de A y B son ambas de 100 unidades. Para las partes a-d, elija la respuesta que mejor describa las actividades enzimáticas en las cepas designadas.
Inducida no inducida
Enz A Enz B Enz A Enz B
a) R+0CA+B+ a) 1 1 100 100
b) 1 100 100 1
c) 50 50 100 100
b) R-0+A+B- a) 1 1 100 100
b) 100 100 100 100
c) 100 0 100 0
c) R+0CA+B+/R+0+A+B+ a) 2 2 200 200
b) 51 51 200 200
c) 200 2 2 200
d) R-0+A+B+/R+0+A+B+ a) 2 2 200 200
b) 2 101 2 101
c) 200 200 200 200
Q15.4 (POB) Regulación positiva.
Se descubre una nueva actividad de ARN polimerasa en extractos crudos de células derivadas de un hongo exótico. La ARN polimerasa inicia la transcripción solo a partir de un único promotor altamente especializado. A medida que se purifica la polimerasa, se observa que su actividad baja. La enzima purificada es completamente inactiva a menos que se añada extracto crudo a la mezcla de reacción. Sugerir una explicación para estas observaciones.
Q15.5
Considerar un esquema hipotético regulador en el que la citrulina induce la producción de enzimas del ciclo de la urea. Cuatro genes (ciTA, citB, citC, ciTD) que afectan la actividad o regulación de las enzimas se analizaron mediante el ensayo de las cepas de tipo silvestre y mutante para determinar la actividad argininosuccinato liasa y la actividad arginasa en ausencia (-cit) o presencia (+cit) de citrulina. En la siguiente tabla, los alelos de tipo silvestre de los genes se indican con un + bajo la letra del gen cit y los alelos mutantes se indican con a - bajo la letra. Las actividades de las enzimas se dan en unidades tales que 1 = la actividad de tipo silvestre no inducida, 100 = la actividad inducida de un gen de tipo silvestre, y 0 = actividad no medible. En el análisis diploide, una copia de cada operón está presente en cada célula.
Actividad de la cepa liasa arginasa act.
genes numéricos - cit + cit - cit + cit
Haploide: A B C D
1 + + + + 1 100 1 100
2 - + + + 100 100 100 100
3 + - + + 0 0 1 100
4 + - + 100 100 100 100
5 + + + - 1 100 0 0
Diploide: A B C D/A B C D
6 + + -/+ - + - + 1 100 1 100
7 - + +/+ - + + 1 100 2 200
8 + - +/+ - + - 100 100 100 100
9 + - - +/+ + + - 1 100 100 100
Utilice los datos de la tabla para responder a las siguientes preguntas.
a) ¿Cuál es el fenotipo de las siguientes cepas con respecto a la actividad liasa y arginasa? Una sola palabra bastará para cada fenotipo.
Actividad liasa Actividad arginasa
Cepa 2 ______________________ ________________________
Cepa 3 ______________________ ________________________
Cepa 4 ______________________ ________________________
Cepa 5 ______________________ ________________________
Cepa 6 ______________________ ________________________
b) ¿Qué se puede concluir sobre los papeles de CitB y CiTD en la actividad o regulación del ciclo de la urea en este organismo? Serán suficientes respuestas breves.
c) ¿Cuál es la relación (recesiva o dominante) entre los alelos de tipo salvaje y mutante de CitA y CITC? Sea lo más preciso posible en su respuesta.
d) ¿Qué se puede concluir sobre los papeles de CIta y CITC en la actividad o regulación del ciclo de la urea en este organismo? Serán suficientes respuestas breves.
Q15.6
Consideremos un hipotético operón responsable de la síntesis del anillo de porfirina (el anillo heterocíclico que es precursor del hemo, citocromos y clorofila). Se estudiaron cuatro genes o loci, porA, porB, porC y porD que afectan la actividad o regulación de las enzimas biosintéticas en una serie de cepas haploides y diploides. En la siguiente tabla, los alelos de tipo silvestre de los genes o loci se indican con un + bajo la letra del gen o locus por y los alelos mutantes se indican con a — bajo la letra. Se ensayaron las actividades de dos enzimas involucradas en la biosíntesis de porfirina, la d-aminolevulínico sintetasa del ácido y la d-aminolevulínico deshidratasa (referidas en la tabla como ALA sintetasa y ALA deshidratasa), en presencia o ausencia de hemo (un producto de la vía). Las unidades de actividad enzimática son 100 = actividad no reprimida de la enzima de tipo silvestre, 1 = actividad reprimida de la enzima de tipo silvestre (en presencia de hemo) y 0 = actividad no medible. En el análisis diploide, una copia de cada operón está presente en cada célula.
Cepa ALA sintetasa ALA dehyd.
número por - heme + heme - heme + heme
Haploide: A B C D
1 + + + + 100 1 100 1
2 - + + + 100 100 100 100
3 + - + + 0 0 100 1
4 + - + 100 1 0 0
5 + + - 100 100 100 100
Diploide: A B C D/A B C D
6 + - +/+ + - + 100 1 100 1
7 - + +/+ + - + 200 101 100 100
8 + + -/+ + - + 200 2 100 1
9 - + - +/+ - + - 100 100 100 1
Utilice los datos de la tabla para responder a las siguientes preguntas.
a) Describir el fenotipo de las siguientes cepas con respecto a las actividades de ALA sintetasa y ALA deshidratasa. Una sola palabra bastará para cada fenotipo.
ALA sintetasa ALA deshidratasa
Cepa 2 ______________________ ________________________
Cepa 3 ______________________ ________________________
Cepa 4 ______________________ ________________________
Cepa 5 ______________________ ________________________
Cepa 6 ______________________ ________________________
b) ¿Cuál es la relación (dominante o recesiva) entre los alelos de tipo salvaje y mutante de los cuatro genes, y qué cepa lo demuestra? Por favor, responda en una oración con la sintaxis de este ejemplo: “La cepa 20 es reprimible, lo que demuestra que el mutante grk 1 es dominante a tipo salvaje”.
La cepa PorA ___ es _____________, lo que demuestra que _________
PorA es _______________________________________________.
La cepa PorB ___ es _____________, lo que demuestra que _________
PorB es ________________________________________________.
PorC La cepa ___ es _____________, lo que demuestra que _________
PorC es ________________________________________________.
La cepa PorD ___ es _____________, lo que demuestra que _________
PorD es ________________________________________________.
c) ¿Cuál es el papel de cada uno de los genes en la actividad o regulación de la biosíntesis de porfirina? Serán suficientes frases breves.
d) ¿Este operón está bajo control positivo o negativo?