-
Les cèl.lules normals
es moren si es cultiven en un medi nutritiu que contingui timidina (desoxitimidina)
i metotrexat. No obstant, aquest medi manté el creixement de cèl.lules
mutants deficients en timidilat sintasa. Explica la raó d´aquests
fets.
-
Suposem que una cèl.lula
A mutant no té timidina quinasa, un enzim que catalitza la fosforilació
de la timidina a timidilat i que una altra cèl.lula B mutant no
té activitat hipoxantina-guanina fosforribosil transferasa. Les
cèl.lules A i B no creixen ni es divideixen en un medi que contingui
hipoxantina, metotrexat i timina. No obstant, una cèl.lula C, formada
experimentalment per la fusió de A i B, creix en aquest medi. Explica
aquests fets.
Imaginem que volem introduir
gens estranys en la cèl.lula A. Dissenya una manera senzilla de
distingir les cèl.lules que han incorporat el gen estrany de les
que no ho han fet.
-
En el metabolisme dels nucleòtids
es produeix dUTP que es hidrolitzat a dUMP per la dUTPasa. Les cèl.lules
mutants que no tenen aquest enzim presenten fragments d´Okazaki anormalment
petits quan són estimulades a replicar el seu DNA. Dóna una
explicació d´aquest fet.
-
La síntesi de novo del
nucleòtid trifosfat ATP pot representar un cost energètic
equivalent a 60-70 ATPs. Es això rentable per la cèl.lula?.
.
-
Aquest esquema correspon a una
hipotètica via de biosíntesi dels nucleòtids de purines
i pirimidines. Representa sobre l´esquema, utilitzant fletxes i símbols,
un hipotètic sistema de regulació.
-
Sobre el següents esquemes,
marca amb colors diferents o amb un asterisc les vies de novo i amb un
cercle les vies de recuperació de la biosíntesi dels nucleòtids
de les bases púriques i pirimidíniques.
Replicació del
DNA
-
Aquesta figura correspon a un
petit cromosoma eucariota lineal, amb un origen de replicació i
en el que s´està produint la replicació del DNA.
Completa l´esquema
representant a) els fragments d´okazaki , b) els cebadors, c) les
diferents DNA polimerases, c) les helicases.
Tenint en compte el mecanisme
de replicació del DNA i les limitacions que té, quin problema
planteja la replicació dels extrems dels cromosomes eucariotes?.
Proposa o troba un mecanisme que resolgui aquest problema.
-
La següent figura representa
un esquema de la replicació del DNA en els eucariotes. Associa cada
número de la figura a un dels elements de la llista que s´adjunta:-DNA
polimerasa a -Fragment d´Okazaki -RNA cebador-Complex DNA polimerasa
d - primasa -DNA helicasa -SSB (proteïnes d´unió a DNA
monocatenari) -motlle de la cadena de creixement continu -motlle de la
cadena de creixement discontinu
-
El genoma sencer de la mosca
de la fruita, Drosophila melanogaster, està constituït per
1.65x108 parells de bases. Si la velocitat de replicació
d'una sola forqueta es de 30 parell de bases s-1, calcula quant
temps tardaria en replicar-se el genoma complet si la replicació
s'inicia: a) en un únic origen bidireccional, b) en 2000 orígens
bidireccionals. La replicació en les primeres fases dels embrions
és uns 5-6 minuts més ràpida. Podria aquest temps
de replicació estar justificat per l'existència de 16000
orígens?.
-
La figura representa la reacció
d'elongació de la cadena de DNA, catalitzada per una DNA polimerasa.
Fes un esquema equivalent en el cas de que la reacció es produís
en direcció 3' a 5'.
-
La desoxicordicepina 5´-trifosfat
és un anàleg del dATP ( veure figura ). Aquesta substància
es utilitzada com a substrat per les DNA polimerases. Què passaria
si aquesta droga, incorporada a liposomes, fos administrada a cèl.lules
en fase de replicació del DNA?.
-
L'esquema representa una etapa
de la replicació de la cadena de creixement discontinu. Representa
amb un esquema com continuarà la replicació, indicant el
tipus d'enzims que hi participen.
Reparació i recombinació
del DNA
-
L´esquema de la figura
representa un mecanisme de reparació del DNA. Indica sobre la figura
el tipus d´enzims i proteïnes que participen en les diferents
etapes.
-
L'esquema de la figura representa
el mecanisme de reparació dels malaparallaments ("mismatch") de
bases al DNA. Indica el tipus de proteïnes i/o enzims que participen
en les cinc etapes de la reparació que es mostren a la figura.
-
Les cèl.lules contenen
sistemes de reparació del DNA que detecten la presència d´uracil
en el DNA. Què passaria si hagués un sistema de reparació
que per aminació convertís l´uracil en citosina?
Transcripció i
processament del RNA. Traducció
-
La distrofia muscular miotònica
és una malaltia hereditària autosòmica dominant amb
efectes multisistèmics que inclueixen debilitat muscular i problemes
cardíacs. El gen afectat s'ha identificat, clonat i seqüenciat
, estudiant-se quines són les alteracions presents en els individus
afectats. Ara sabem que aquests malalts tenen una inserció de múltiples
còpies d'un trinucleòtid de seqüència CTG i que
el nombre d'aquests triplets està correlacionat amb la severitat
de la malaltia. Aquesta inserció està localitzada en una
regió no codificant a l'extrem 3' d'un gen que codifica una proteïna
quinasa (Cell 68, 799-808, 21 febrer de 1992 ). Fa un temps va aparèixer
un treball presentant els resultats de la figura.
Està alterada la seqüència
de aminoàcids de la proteïna quinasa en els malalts?. Per què
? Com afecta la inserció als nivells de m-RNA i als nivells de la
proteïna quinasa ? Formula una hipòtesi senzilla per explicar
els resultats.
-
La fludarabina ( fluoro- adenosina
monofosfat ) es un fàrmac utilitzat en el tractament d´algunes
leucèmies. Proposa un possible mecanisme d´acció.
-
La mitoxantrona és un
fàrmac utilitzat en el tractament d´algunes leucèmies
que té com a diana molecular una de les topoisomerases cel.lulars.
Dona una possible explicació de la relació entre el mecanisme
molecular i la seva eficàcia terapèutica.
-
La següent seqüència
conté l´inici de transcripció d´un gen eucariota
del que desconeixem l´orientació de les cadenes ( no utilitzar
les convencions habituals )
GGCATAGTTCGGCGGGCTTTTCCAAAATCGCTTGCTTCGTGTTTATAGCGATATGGGTTCCAAATTTCTCGCCGGCGTGGTCGTTAC
CCGTATCAAGCCGCCCGAAAAGGTTTTAGCGAACGAAGCACAAATATCGCTATACCCAAGGTTTAAAGAGCGGCCGCACCAGCAATG
Dedueix la orientació
de les cadenes i quina es la cadena motllo i quina la cadena codificant
escriu, justificadament,
la seqüència de les últimes 10 bases del transcrit primari
corresponent al fragment. Explica el sentit de desplaçament de la
RNA polimerasa durant la transcripció del gen
-
L´ atàxia de Friedreich
es l´atàxia hereditària més comú amb
una incidència aproximada de 1/50.000 i una freqüència
de portadors de 1/120 en la població europea. Es tracta de una malaltia
autosòmica recessiva. Fa uns anys es va clonar el gen responsable
(Science 271, 1375, 8 de Març de 1996). La seqüència
del gen dels pacients demostra la presència de múltiples
copies del triplet GAA en el intró 1 del gen.
Fes esquemes molt simples
del gen normal i del gen mutat.
Formula una hipòtesi
senzilla per a explicar les dades, comentant com estarien afectats els
nivells de missatger, i la seqüència i els nivells de la proteïna
codificada.
-
S'ha demostrat que mutacions
en el gen APC juguen un paper en el desenvolupament de càncer
de còlon (Nature 359,235, 17 de setembre de 1992). La taula adjunta
resumeix les mutacions detectades en alguns pacients amb càncer
de còlon.
Normal Mutat
pacient 1 CGA TGA
(codó 564)
pacient 2 AAA AA (codó
758)
pacient 3 ATA AATA
(codó 1307)
pacient 4 TCT TAT
(codó 906)
Com estarà afectada
la proteïna d'aquests pacients en quant al nombre i a la seqüència
d'aminoàcids ?.
(nombre total d'aminoàcids
de la proteïna normal = 1500)
-
La següent seqüència
de DNA correspon a un petit gen eucariota que no conté introns i
que codifica un polipèptid de 12 aminoàcids.
Dedueix quina és la
cadena codificant. Determina la seqüència del polipèptid
AATGTGATGGGTACTTATTAAGACAGCACTAATCTTGCGCCACGCTTAAGATGCATGGCGCGCCGTAC
TTACACTACCCATGAATAATTCTGTCGTGATTAGAACGCGGTGCGAATTCTACGTACCGCGCGGCATG
-
Un gen que codifica per un enzim
experimenta una mutació per la que es substitueix una base per una
altre. Indica en quin punt o regió del gen hauria de tenir lloc
la mutació per produir cada una de les conseqüències
següents: L'enzim conté un nombre més gran d'aminoàcids
-
Quasi el 50% de la població
mundial adulta presenta intolerància a la llet. Aquesta intolerància
és hereditària i és deguda a que les cèl.lules
del intestí no tenen activitat lactasa, enzim que digereix el sucre
de la llet, la lactosa. No obstant, aquestes mateixes persones durant l´
època de lactància ( 0-1 any ) no han tingut cap problema
i per tant no varen presentar intolerància a la llet. Raona en quina
regió del gen que codifica per la lactasa creus que podria haver-se
produït una mutació que expliqués aquesta intolerància.
Quin tipus d´herència creus que és: dominant o recessiva
?.
-
En una malaltia genètica
s´han trobat alteracions en el gen que codifica una proteïna
determinada. Les seqüències d´aminoàcids corresponents
a un individu normal i a un individu afectat per aquesta malaltia són:
normal -gly-tyr-thr-ala-lys-ser-pro-ser-leu-asn-ala-ala-leu-
afectat -gly-tyr-thr-ala-lys-val-his-his-leu-met-ala-ala-leu-
Explica aquests canvis en
la seqüència d´aminoàcids amb només dues
mutacions puntuals (substitucions, insercions o deleccions d´un sol
parell de bases).
Dedueix la seqüència
de bases dels mRNA corresponents
-
RET és un receptor amb
activitat proteïna tirosina quinasa. S´han descrit diferents
mutacions del gen que codifica aquest receptor en el càncer de tiroides
i en la síndrome de Hirschsprung ( una malaltia hereditària
dominant caracteritzada per l´absència d´ inervació
parasimpàtica en el tracte intestinal baix). Algunes d´aquestes
mutacions estan resumides a la taula. La Figura mostra un esquema del gen.
( CD: regió tipus caderina; Cys: regió d´unió
del lligand ric en cisteïnes; TM, regió transmembranal; TK,
dominis tirosina quinasa ).( Nombre total de codons de RET : 1114 )
Càncer de Tiroides
|
Cas
1 TGT ® GGT ( Codó 619 ) ( exó 10 )
Cas 2 TGC ® CGC ( codó
635 ) ( exó 11 )
Cas 3 TGT ® CGT ( codó
621 ) ( exó 10 )
Cas 4 TGC ® TGG ( codó
612 ) ( exó 10 )
|
Síndrome
de Hirschsprung |
Cas
5 GAA ® TAA ( Codó 136 ) ( exó 3 )
Cas 6 AGA ® TGA ( codó
180 ) ( exó 3 )
Cas 7 TCA ® TTA ( codó
32 ) ( exó 2 )
Cas 8 CGA ® GGA ( codó
972 ) ( exó 17 )
|
Com estan alterats el nombre
i la seqüència d´aminoàcids en cada cas ?
Com podria estar afectada
la funció de RET en cada cas?
-
Raona, d' acord amb les regles
del balanceig, les seqüències del mínim nombre d'anticodons
que es necessitarien per reconèixer els codons de cisteïna
i triptofan.
-
Quins aminoàcids i quins
codons podrien ser reconeguts per aquests dos anticodons de dos t-RNA:
IGC
i UGA ?
-
Un tRNA de cisteïna carregat
amb l´aminoàcid cisteïna es modifica químicament
de forma que la cisteïna es convertida a Alanina. Raona quins codons
podrien ser reconeguts per aquest nou AA-tRNA.
-
En la síntesi de proteïnes
no existeix un sistema tipus de "correcció de proves" de les DNA
polimerases, un cop format l'enllaç peptídic, en la reacció
catalitzada per la peptidil-transferasa Per que ?.
-
L'esquema representa un fragment
de la cadena codificant del gen d´una proteïna i conté
l´ínici de la traducció. Dedueix la seqüència
del fragment de mRNA corresponent. Dedueix la seqüència d´aminoàcids.
Proposa dues mutacions d´una sola base en dos codons diferents que
impedeixin la síntesi de la proteïna.
Tècniques d´investigació
i manipulació del genoma. Teràpia gènica
-
La següent figura correspon
a un gel de seqüenciació de DNA, fet pel mètode del
didesoxinucleòtid (Sanger), d'un fragment de la cadena no codificant
de l'exó 5 del gen de la lipoproteïna lipasa. Es compara la
seqüència d'una persona normal amb la d'un malalt que presenta
deficiència d'activitat lipoproteïna lipasa.
a)Dedueix la seqüència
d' aminoàcids corresponent a aquest fragment sabent que la proteïna
normal i la del malalt tenen el mateix nombre d' aminoàcids.
b)Estarien afectats els nivells
de mRNA i de la proteïna en el malalt ?.
-
El plàsmid problema de
la figura conté un fragment de DNA genòmic corresponent a
un gen que s´ha insertat en la diana ùnica de restricció
EcoRI. Per investigar la proteïna codificada pel gen es seqüència
el DNA del fragment pel mètode didesoxi. A partir de les dades de
l´ enunciat i de la figura representa un gel de seqüènciació
de DNA amb les 10 primeres bandes que s´obtindrien al seqüenciar
el DNA corresponent al fragment genòmic.
Dedueix la seqüència
d´aminoàcids codificada pel fragment genòmic sabent
que conté els 10 aminoàcids de l´extrem
carboxiterminal.
Com es podria preparar una
sonda a partir del plàsmid per detectar el mRNA present en els diferents
teixits ?
Representa el patró
de bandes electroforètiques resultant de la digestió del
plàsmid amb XbaI, indicant el pes molecular aproximat dels fragments.
Representa el patró
de bandes electroforètiques resultant d´una digestió
doble amb XbaI i PstI en el cas de que XbaI funcioni correctament però
PstI falli i produeixi digestions parcials. Indica el pes molecular aproximat
dels fragments.
-
S'han detectat les 4 mutacions
següents en el gen de la fibrosi quística:
506 507 508 509 510
ATC ATC TTT GGT GGT ®
ATCATCGGTGGT
541 542 543 544
CTT GGA GAA GGT ® CTTTGAGAAGGT
346 347 348 349
CTG CGC ATG GCG ® CTGCCCATGGCG
506 507 508 509 510
ATC ATC TTT GGT GTT ®
ATCTCTTTGGTGTT
(nombre total d´aminoàcids:
1480)
Raona com estarà afectada
la proteïna de cada un d´aquests pacients en quant al nombre
i a la seqüència d´aminoàcids.
Raona quina/quines d´aquestes
tres tècniques podrien ésser utilitzades per diagnosticar
la malaltia en cada un dels 4 casos: 1. seqüènciació
del cDNA corresponent, 2. electroforesi de proteïnes en SDS/poliacrilamida,
3. amplificació per P.C.R. del fragment que conté la mutació
i anàlisi del tamany per electroforesi en gel de poliacrilamida.
4. amplificació per P.C.R. del fragment que conté la mutació
i anàlisi del tamany per electroforesi en gel de agarosa.
-
Els càncers amb mutacions
en gens que codifiquen proteïnes implicades en la reparació
dels malaparellaments ("missmatch") tenen una inestabilitat genòmica
exagerada, denominada fenotip mutador de microsatèlits. Fa uns anys,
l´equip dirigit per l´investigador espanyol Manuel Perucho
ha descobert que més del 50 % dels adenocarcinomes de colon amb
fenotip mutador de microsatelits tenen mutacions en el gen BAX, que codifica
per una proteïna inductora d´apoptosi. La figura correspon a
la seqüenciació dels codons 36-44 del gen BAX prèviament
amplificada per PCR d´un teixit normal ( N ) i dos tumors ( T1 i
T2 ).
Quina conseqüència
tenen les mutacions detectades en la funció de la proteïna
BAX?
Com estaran afectats els
nivells de mRNA i de proteïna BAX en els tumors ?
Quina podria ser la relació
entre aquestes mutacions del gen BAX i el càncer de colon?
Enumera una tècnica
addicional que es podria utilitzar per saber si BAX presenta aquestes mutacions
-
Un investigador ha seqüenciat
una de les cadenes d'un fragment d'un cDNA. Aquest fragment conté
l'inici de traducció. La seqüència és la següent:
G C C A T G C T T T A G A
A G C A T
Dedueix la seqüència
d'aminoàcids codificada pel fragment de cDNA, raonant la resposta.
-
Amb objecte d'estudiar la regulació
de l'expressió del gen que codifica un enzim es va procedir al clonatge
del cDNA corresponent al seu missatger. Utilitzant una genoteca de fag
lambda es va aïllar un clon de cDNA amb el tamany i dianes de restricció
representats a la figura. Per obtenir quantitats importants del cDNA amb
objecte de realitzar estudis posteriors, aquest cDNA es va subclonar en
el vector plasmídic Bluescript (2,9 kb de tamany, Figura ), es va
introduir en E.coli i es va preparar un cultiu bacterià líquid.
A partir d'aquest cultiu s'ha purificat el plàsmid i s'han fet diferents
digestions amb enzims de restricció per tal de caracteritzar el
nou clon plasmídic i averiguar quina es l'orientació del
cDNA subclonat. La Figura representa una anàlisi electroforètica
de la preparació del plàsmid recombinant i de les diferents
digestions.
Esquematitza el procés
seguit per subclonar el cDNA en el plàsmid bluescript.
Explica les diferències
que s'observen als carrils 1 i 3 respecte als carrils 2 i 4
Raona quina és l'orientació
del fragment del cDNA subclonat al plàsmid bluescript.
Carrils electroforètics:
0: marcadors de pes molecular
1: preparació de DNA
del plàsmid bluescript
2: DNA de plàsmid
bluescript digerit amb BamHI
3: preparació de DNA
del plàsmid bluescript en el que s'ha subclonat el cDNA
4: DNA del plàsmid
recombinant digerit amb BamHI
5: DNA del plàsmid
recombinant digerit amb SacI
-
Un gen que es vol estudiar pot
originar per splicing alternatiu els mRNAs A i B de la figura. Al laboratori
disposem dels cDNAs corresponents als dos mRNAs, subclonats en els plàsmids
que es mostren. Raona un procediment tècnic per identificar els
dos plàsmids en el suposat teòric de que s'hagués
perdut la rotulació dels tubs. Explica quin patró de bandes
cal esperar al analitzar els productes de la digestió de cada plàsmid
amb l´enzim EcoRI. Explica com prepararies a partir dels plàsmids
una sonda de DNA capaç de detectar específicament el mRNA
B en mostres biològiques.
-
Un laboratori ens ha enviat
un plàsmid ( Figura ) que conté el cDNA d´un gen que
volem utilitzar per estudis biològics. Coneixent el mapa de restricció
realitzem una sèrie de digestions per assegurar la identitat del
plàsmid. Es realitzen una digestió amb EcoRI i dos digestions
dobles amb EcoRI/PstI i XbaI/HindIII i s´analitzen els fragments
obtinguts per electroforesi en gel d´agarosa. Indentifica la digestió
que correspon a cada carril de la figura 1. En el cas de que utilitzessis
com a sonda el fragment de 1.5 kb del plàsmid, explica quins fragments
de la electroforesi hibridarien amb aquesta sonda en un experiment de Southern
Blot Explica dos possibles experiments per detectar l´expressió
en differents teixits del gen que estem estudiant.
-
S´ha aïllat el gen
X humà a partir d´una genoteca de fag lambda. Es disposa d´un
clon amb el gen X subclonat en la diana EcoRI d´un plàsmid
( Figura ). Es vol expressar la proteïna en bacteris per produir-la
en gran quantitat. Es podria utilitzar el plásmid de la figura per
expressar la proteïna en bacteris ?.
-
La degradació dels triglicèrids
permet la conversió parcial d´alguns carbonis en ribosa.
Fes el balanç material
de la conversió del tripalmitoil glicerol en ribosa, justificant
la resposta
Calcula quin pecentatge dels
carbonis metabolitzats ho fan a través de l´intermediari fructosa
1,6-P2
Calcula quin percentatge
dels carbonis metabolitzats ho fan a través de la branca oxidativa
de la via de les pentoses.
-
Afegim piruvat ( CH3-CO-COO-
)marcat amb 14C en posició 3 a mitocondris aïllats.
Raona quina serà la
posició del 14C en l´ oxalacetat després
d´una volta del C.O.T.
-
Imagina dues cèl.lules
que experimenten mutacions que porten als següents defectes enzimàtics:
piruvat deshidrogenasa en un cas i isocitrat deshidrogenasa en l´altre.
Quina de les dues situacions consideres que seria mes greu per la cèl.lula
?.
Cadena Respiratòria
Mitocondrial i fosforilació oxidativa
-
Disposem de l´artefacte
experimental mostrat a la Figura A per estudiar el funcionament del metabolisme
energètic mitocondrial. Suposem que els mitocondris disposen de
NADH. Explica els resultats obtinguts a la Figura B al utilitzar el sistema
experimental de la Figura A.
-
La rotenona, l´antimicina
i el dinitrofenol són substàncies que interfereixen amb la
cadena respiratòria mitocondrial i la fosforilació oxidativa,
tal com s´esquematitza a la figura. Relaciona raonadament cada una
d´aquestes substàncies amb un dels següents efectes:
a) impossibilitat d´oxidar succinat i piruvat, b) impossibilitat
d´oxidar piruvat però no succinat, c) augment de la producció
de calor.
-
La nigericina és un ionòfor
que intercanvia K+ per H+ a través de les
membranes. la rotenona és una substància que bloqueja el
complex I de la C.R.M. Raona els efectes de les dues substàncies
sobre el transport d´electrons i la síntesi d´ATP.
-
El cianur és un potent
verí que actua bloquejant la transferència d´electrons
des del citocrom c a l´oxigen. Explica raonadament quin seria
l´efecte d´aquest compost sobre el gradient de protons format
entre l´ espai intermembranós i la matriu mitocondrial. Com
s´explica que aquest verí provoqui un increment de l´activitat
de la fosfofructoquinasa de la via glicolítica (PFK-1)?
-
Disposem al laboratori d´un
tub que conté una suspensió de mitocondris intactes i funcionals.
Al mesurar el metabolisme aerobi determinem que la suspensió consumeix
uns 12 nanomols d´O2 per minut. Si suposem que el C.O.T
es la única via aeròbia funcionant, raona quants mols d´acetil-CoA
poden oxidar-se com a màxim per minut.
TEMA 3 . ESTRUCTURA I
METABOLISME DE LES MEMBRANES.
-
La seqüència d'aminoàcids
d'un fragment de la proteïna causant de la fibrosi quística
(CFTR) es la següent:
STRKVSLAPQANLTELDIYSRRLSQETGLEISEEINEEDLKECLFDDMESI
840
PAVTTWNTYLRYITVHKSLIFVLIWCLVIFLAEVAASLVVLWLLGNTPLQDKGNSTHSRN
900
NSYAVIITSTSSYYVFYIYVGVADTLLAMGFFRGLPLVHTLITVSKILHHKMLH
954
La seqüència
d'aquest fragment suggereix que es tracta d'una proteïna integral
i conté dos probables dominis transmembranals. Localitza aproximadament
les dues seqüències que corresponen als dominis transmembranals
del fragment. Justifica l'elecció.
La seqüència
d'aminoàcids també suggereix que es tracta d'una glicoproteïna.
Per què ?.
De la seqüència
també es dedueix que la funció d'aquesta proteïna pot
ser regulada por fosforilació, en resposta a augments de la concentració
intracel.lular de AMP cíclic. Què hauries de conèixer
per poder fer aquesta afirmació ?.
Raona i fes un esquema que
representi l'orientació més probable d'aquesta proteïna
respecte a la membrana cel.lular.
-
Les seqüències següents
corresponen a dos dominis de dues glicoproteïnes.
*
Proteïna 1 ......VLRGGSRRIFVLIWCLVIFLAVVAALLVVTQTYKANSTGGD.......
Proteïna 2 .....RVHNATGGKRSTGAAKFEKKALLSRTYYPDVNTTHLLKH
.......
La serina marcada amb un
asterisc es fosforilada per una proteïna quinasa.
La seqüència
consens de N-glicosilació es: Asn-X-Ser/Thr
Dibuixa un esquema on s´indiqui
la possible interacció i orientació en relació a la
membrana d´aquests dominis.
-
Per què la mobilitat
dels lípids en els liposomas és més gran que la dels
lípids de les membranes biològiques ?.
-
Els detergents iònics
(v.g. Dodecil Sulfat) i no iònics (v.g. octil glucòsid) poden
solubilitzar proteïnes de membrana. Si volguessis preservar l'activitat
enzimàtica d'una proteïna de membrana un cop solubilitzada,
quin tipus de detergent utilitzaries i per què ?.
-
Raona el sentit fisiològic
dels canvis observats en la composició d'àcids grassos de
la membrana de les cèl.lules de E. coli cultivades a diferents temperatures
indicats a la figura.
-
L'esquema representa la distribució
asimètrica de diverses proteïnes respecte a la membrana plasmàtica.
Indica i raona quins serien els costats intra i extracel.lular.
-
Un liposoma està constituït
per un únic tipus de fosfolípid que conté 2 àcids
grassos de 18 carbonis monoinsaturats. Es fa un estudi per investigar la
influència de l´estructura dels àcids grassos del fosfolípid
sobre la temperatura de transició gel-fluid del liposoma i s´obtenen
els resultats de la figura. Comenta breument els resultats de la gràfica
i dona una explicació de les dades obtingudes.
-
Comenta molt breument les dades
de la figura i proposa mecanismes que expliquin aquestes dades.
-
A partir dels següents
precursors, esquematitza una via de biosíntesi del fosfatidil-inositol:
-ATP-Inositol-CTP-Acids grassos-CoA-Glicerol-3-fosfat
-
A partir dels següents
precursors, esquematitza dues possibles vies de biosíntesi de esfingomielina:
ATP, CTP, Àcids grassos, CoA, colina, fosfatidilcolina, esfingosina
-
Sobre la figura indica l´acció
de les diferents fosfolipases i explica en quins casos s´alliberen
segons missatgers.
TEMA IV. TRANSPORT A TRAVÉS
DE MEMBRANES
-
Una dissolució de glucosa
en aigua presenta una zona d'alta concentració (a l'esquerra) i
una zona de baixa concentració (a la dreta). Considerant que les
dues zones tenen el mateix volum, dibuixeu el perfil de concentració,
el gradent de concentració i el flux en el temps inicial (ti), quan
s'arribi a l'equilibri (tf) i en un temps intermig (t).
ti t tf
-
Calculeu el temps mitjà
que triga (20o C) en desplaçar-se per difusió:
a) una molècula d'urea el radi d'un glòbul vermell (7 m m),
b) una molècula d'O2 el radi d'un alveol pulmonar (100 m m), c)
una molècula d'O2 el radi d'un capil.lar sanguini (5 m m), d) un
ió de Na+ la longitud de 0.5 m de l'axó d'una
cèl.lula nerviosa, e) una molècula d'acetilcolina (D= 5 ·
10-6 cm2/s) el gruix d'una fisura sinàptica (50 nm). A partir dels
resultats obtinguts discutiu en quines situacions la difusió pot
ser un procés eficient de transport.
Solució: a) 6.8
ms, b) 88 m s, c) 4.2 ms, d) 371 dies, e) 0.83 m s.
-
Calculeu el flux de difusió
(20o C) de Cl- a través d'una bicapa lipídica
de 10 nm de gruix que separa dues dissolucions 100 mM i 10 mM.
Solució: 8.1 ·
10 -13 mol cm-2 s-1.
-
Una bicapa lipídica de
10 nm de gruix i permeable a l'urea (coeficient de partició K=0.0002)
separa dues dissolucions d'urea en aigua (20o C) amb concentracions
de 12 g/l i 6 g/l. Calculeu el flux d'urea.
Solució: 6 ·
10 -8 g cm -2 s -1.
-
Una membrana porosa de 10 nm
de gruix separa dues dissolucions de glucosa en aigua (20o C)
de 10 g/l i 5 g/l. L'àrea de la membrana és 1.5 cm2 i els
porus constitueixen el 5% de la superfície total de la membrana.
Calculeu: a) el flux de glucosa a través de la membrana, i b) el
temps requerit perquè travessi la membrana 1 mmol de glucosa.
Solució: a) 1.67
mg cm -2 s -1, b) 72 s.
-
Una bicapa lipídica de
10 nm de gruix separa una dissolució (20o C) d'urea 0.1
M d'una altra 1M. Calculeu el canvi d'energia lliure de Gibbs al transportar
0.1 mol d'urea des de: a) el compartiment 0.1 M al 1 M, b) el compartiment
1 M al 0.1 M.
Solució: a) 560
J, b) -560 J.
-
Una membrana porosa en la que
els porus tenen un diàmetre d'1 nm, separa dues dissolucions (20o
C), A i B, de concentracions 1 mM i 1 mM respectivament. El tamany de les
partícules de solut de la dissolució A és de 0.5 nm
i el de la dissolució B 1.5 nm. Calculeu la diferència de
pressió osmòtica a través de la membrana. Discutiu
la cinètica del procés.
-
Descriviu els efectes osmòtics
que tenen lloc a l'introduir glòbuls vermells obtinguts d'una mostra
de sang ( p de l’eritròcit = 0.3 Osm) en les següents solucions:
a) 0.3 M de sacarosa, b) 0.15 M de NaCl, c) 0.3 M d'urea, d) 0.4 M de sacarosa,
e) 0.3 M de sacarosa+ 0.1 M d'urea, f) aigua destil.lada. Discutiu la cinètica
del procés. ( Aquí estem suposant que la membrana de l’eritròcit
no permet el pas de la sacarosa, de Na+ i de Cl- ).
-
La pressió sanguínia
a l'extrem arterial d'un capil·lar és 25 mm Hg, la pressió
a l'extrem venós és 10 mm Hg, la pressió osmòtica
del fluid intersticial és 5 mm Hg, la pressió osmòtica
sanguínia 28 mm Hg i la pressió del fluid intersticial -6
mm Hg. Calculeu el flux de filtració, el flux osmòtic i el
flux net d'aigua: a) a l'extrem arterial i b) a l'extrem venós del
capil·lar.
Solució: a) 2.86
· 10 -7 cm/s, 2.12 · 10 -7 cm/s, 0.74 · 10 -7 cm/s:
b) 1.47 · 10 -7 cm/s,
2.12 · 10 -7 cm/s,
0.64 · 10 -7 cm/s.
-
La figura mostra les concentracions
intra i extracel.lulars d'una cèl.lula (20o C) que té
un potencial de membrana de -70 mV. a) Dibuixeu el sentit del camp elèctric,
b) el sentit i les magnituds relatives dels fluxos elèctric, de
difusió, d'electrodifusió i de bombeig per cadascun dels
ions, c) calculeu el treball necessari per bombar un m mol de cada ió,
d) com es modifiquen els resultats si el potencial de membrana canvia a
-80 mV?, e) com es modifiquen els resultats si el potencial de membrana
canvia a -60 mV?.
Coeficient de difusió
D (cm2/s) en aire a 1 atm i 20o C:
N2 0.18
O2 0.19
CO2 0.10
H2O vapor 0.24
Coeficient de difusió
D (cm2/s) en aigua a 20o C:
N2 1.1 · 10-5
O2 1.0 · 10-5
CO2 0.9 · 10-5
urea 1.2 · 10-5
glucosa 6.7 · 10-6
hemoglobina 6.9 ·
10-7
DNA 1.3 · 10-8
Na+ 1.3 · 10-5
K+ 1.9 · 10-5
Cl- 2.0 ·
10-5
Ca++ 0.8 · 10-5
Permeabilitat P (cm/s) d’una
bicapa lipídica sintètica de 10 nm de gruix a 20o
C:
H2O 8 · 10-3
urea 1 · 10-5
glucosa 5 · 10-8
Na+ 1 · 10-12
K+ 3 · 10-12
Cl- 9 ·
10-9
Permeabilitat P (cm/s) de
capil·lars sanguinis en múscul esquelètic humà
a 37o C:
insulina 9 · 10-7
urea 1 · 10-5
glucosa 1.3 · 10-5
sacarosa 0.9 · 10-5
Coeficient de filtració
Lp (cm s -1 atm -1) d'aigua a 37o C:
eritròcits humans
9 · 10-6
capil.lar sanguini en múscul
esquelètic humà 7 · 10-6
-
En les següents figures
es representen els principals sistemes de transport presents a les cèl.lules
epitelials de la mucosa de l´estómac i de l´intestí.
Indica les caracteristíques per cada transportador assenyalat a
la figura (actiu, passiu, cotransport, simport, antiport, uniport, actiu
primari, actiu secundari, bomba de ions, canal iònic, difussió
simple, etc).
-
En la següent figura es
representen alguns dels principals sistemes de transport de ions presents
a les fibres cardíaques. La digitoxigenina es inhibidor de la bomba
de sodi molt utilitzat en malalts amb insuficiència cardíaca.
Explica per qué la digitoxigenina augmenta la contractibilitat calci-dependent
de la fibra cardíaca.
-
La conductància d´una
membrana lipídica que conté un ionòfor disminueix
bruscament quant la temperatura baixa de 40 a 361C. Raona quin dels dos
tipus de ionòfor de la figura es correspon millor amb les dades
de la pregunta.
97bis. La següent
figura representa el funcionament d´un canal iònic d´un
axó controlat per voltatge. Comenta la figura indicant: a) la orientació
del canal respecte als medis extra i intracel.lular, b) el seu mecanisme
d´apertura i c) el seu mecanisme de control.
TEMA V.PROPIETATS ELÈCTRIQUES
DE LES MEMBRANES CEL.LULARS
-
Una membrana separa dues dissolucions
de NaCl de concentracions 150 mM i 15 mM. Si la temperatura és de
20o C i la membrana és permeable al Na+ i impermeable
al Cl- i a la glucosa: a) calculeu el potencial de difusió, b) indiqueu
el sentit dels fluxos elèctric, de difusió i d'electrodifusió
del Na+, c) quina quantitat de glucosa caldria afegir a una de les dues
dissolucions per tenir la mateixa pressió osmòtica.
Solució: a) 58
mV, c) 270 mmol/l.
-
Repetiu el problema anterior
si la membrana és permeable al Cl- i impermeable al Na+ i a la glucosa.
Solució: a) -58
mV, c) 270 mmol/l.
-
Una membrana separa dues dissolucions
de NaCl de concentracions 150 mM i 15 mM. Si la temperatura és de
20o C i les permeabilitats del Na+ i del Cl- són iguals
i de valor 10-9 m/s, calculeu el potencial de difusió. Discutiu
la cinètica del procés.
Solució: 0 mV.
-
Una membrana separa dues dissolucions
de NaCl de concentracions 150 mM i 15 mM. Si la temperatura és de
20o i les permeabilitats del Na+ i del Cl- són 10-9 m/s
i 10-8 m/s respectivament, calculeu el potencial de difusió. Discutiu
la cinètica del procés. Indiqueu com canviarien els resultats
anteriors si les permeabilitats dels ions estiguessin intercanviades.
Solució: a) -40.8
mV, b) 40.8 mV.
-
La membrana plasmàtica
d'una cèl.lula nerviosa (20o) té una permeabilitat
de 10-7 cm/s pels ions de K+ i de 10-8 pels ions de Na+ i de Cl-. La concentració
d'aquests ions al líquid extracel.lular és 4 mM pel K+, 150
mM pel Na+ i 120 mM pel Cl-. La concentració al citosol és
140 mM pel K+, 12 mM pel Na+ i 4 mM pel Cl-. a) Calculeu el potencial de
membrana, b) indiqueu sobre un dibuix el sentit del camp elèctric
i els sentits i les magnituds relatives dels fluxos de difusió,
elèctric i d'electrodifusió per cada ió, c) indiqueu
per quins ions existeix bombeig iònic i calculeu l'energia necessària
per bombar un mol.
Solució: a) -52.1
mV, c) 3.6 kJ/mol, 11.2 kJ/mol, 3.2 kJ/mol.
-
Com es modifica el potencial
de membrana del problema anterior si: a) la concentració de K+ al
líquid extracel.lular augmenta en un factor 2, b) la permeabilitat
de la membrana al K+ augmenta un factor 200, c) la permeabilitat de la
membrana al Na+ augmenta un factor 200.
Solució: a) -47.4
mV, b) -89.1 mV, c) 51.3 mV.
-
L'axó d'una neurona sense
mielina té un diàmetre de 10 m m i presenta les següents
característiques elèctriques: resistivitat de l'axoplasma
d 0 = 2 W .m, capacitat per unitat d'àrea de membrana
Cm=10-2 F·m-2, resistència de pèrdua per unitat d'àrea
de membrana Rm = 0.2 W .m2 .Calculeu: a) la resistència de l'axoplasma
d'un segment d'axó d'1 cm de longitud, b) la resistència
de pèrdua de la membrana d'un segment d'axò d'1 cm de longitud,
c) la constant de longitud de l'axó (distància a la que la
resistència de pèrdua a través de la membrana de l'axó
és igual a la resistència de l'axoplasma.).
Solució: a) 2.55
· 108 W , b) 6.37 · 105 W , c) 0.5 mm.
-
L'axó d'una neurona mielinitzada
té un diàmetre de 10 m m i presenta les següents característiques
elèctriques: ressistivitat de l'axoplasma d a= 2 W . m, capacitat
per unitat d'àrea de membrana Cm=5·10-5 F m-2, resistència
de pèrdua per unitat d'àrea de membrana
Rm = 40 W ·m2 . Calculeu:
a) la resistència de l'axoplasma d'un segment d'axó d'1 cm
de longitud, b) la resistència de pèrdua de la membrana d'un
segment d'axò d'1 cm de longitud, c) la constant de longitud de
l'axó.
Solució: a) 2.55
·108 W , b) 1.27 · 108 W , c) 7 mm.
-
L'axó d'una neurona sense
mielina té un diàmetre de 10 m m i presenta les següents
característiques elèctriques: ressistivitat de l'axoplasma
d a = 2 W .m, capacitat per unitat d'àrea de membrana Cm=10-2 F·m-2,
resistència de pèrdua per unitat d'àrea de membrana
Rm = 0.2W · m2 . Calculeu
la càrrega acumulada a la membrana d'un segment d'axó d'1
mm quan el potencial de membrana és -70 mV. Compareu aquesta càrrega
amb la càrrega total de K+ dins d'aquest segment d'axó si
la concentració de K+ del citosol és 140 mM.
Solució: a) 2.2
· 10-11 C, b) 2 · 10-5.
TEMA VI. COMUNICACIO
CEL.LULAR. TRANSDUCCIÓ DE SENYALS. PROLIFERACIO , DIFERENCIACIO
CEL.LULAR I APOPTOSI
-
La pubertat precoç masculina
és una malaltia hereditària autosòmica dominant. En
aquests malalts s´han trobat mutacions en el receptor de la hormona
luteïnitzant (LH). La figura A correspon a un gel de seqüenciació
de DNA fet pel mètode del didesoxinucleòtid d´un fragment
de la cadena codificant d´un axó del gen prèviament
amplificat per PCR. En aquest gel es comparen les seqüències
d´una persona normal i un malalt amb una mutació.
Dedueix la seqüència
d´aminoàcids codificada pel fragment del gen normal i del
gen mutat.
En la figura B es mostra
un esquema del receptor de la hormona luteïnitzant on es marca la
posició del aminoàcids 576 a 581 i en la figura C es mostra
l´efecte de la incubació de cèl.lules que tenen el
receptor normal i el receptor mutat amb diferents concentracions de l´hormona
LH sobre els nivells de AMP cíclic. Comenta els resultats obtinguts
i proposa una explicació.
-
La següent figura correspon
a la estructura d´un receptor de membrana d´un factor de creixement.
a) Explica per què
aquestes proteïnes experimenten fàcilment moviments laterals
a la membrana però roten amb molta menys freqüència.
b) Utilitza l´esquema
( si és pertinent ) per explicar i raonar on podrien produir-se
2 mutacions puntuals ( substitució d´una base per una altre
) en el gen del receptor amb les següents conseqüències:
-El receptor està
sempre actiu
-No es detecta el receptor
a la membrana plasmàtica. Experimentalment s´observa que el
gen és transcrit i que els nivells de mRNA son normals.
c) Suposem que el receptor
té un mecanisme d´acció via AMP cíclic. Comenta
en quin punt de la via de transducció de senyals existiria un defecte
de funcionament si observem el següent:
-Falla el control de la transcripció
d´alguns gens pel senyal
- el control pel senyal d´enzims
claus del metabolisme per fosforilació/ defosforilació funciona
perfectament
-
En l´estudi del mecanisme
d´acció d´un mitògen s´han obtingut els
següents resultats:
a) El mitògen produeix
un augment de la concentració de AMP cíclic
b) No s´activa la fosfolipasa
C
c) S´activa l´expressió
dels gens que tenen un element de resposta a cAMP
d) Per produir l´acció
a) es requereix GTP
D´acord amb aquests
resultats, dibuixa un esquema que expliqui els resultats obtinguts
-
En l´estudi del mecanisme
d´acció d´una hormona s´han obtingut els següents
resultats:
a) L´hormona produeix
un augment de la concentració de AMP cíclic
b) Augmenta la concentració
del calci citosòlic
c) No s´activa la PKC
d) No augmenta la concentració
de Diacilglicerol
e) No augmenta la concentració
de inositol trifosfat
f) S´activa l´expressió
dels gens que tenen un element de resposta a cAMP
Per produir les accions a,b
i f es requereix GTP
D´acord amb aquests
resultats, dibuixa un esquema que expliqui els resultats obtinguts
-
Fes un esquema d´un hipotètic
mecanisme d´acció del receptor d´un senyal extracel.lular
amb les següents premisses:
a) El senyal produeix un
augment de la ceramida intracel.lular
b) Augmenta la concentració
de calci intracel.lular
c) No es modifica la concentració
de cap nucleòtid cíclic
d) No es modifica la concentració
intracel.lular de diacilglicerol
e) No intervé el reticle
endoplasmàtic
f) Es fosforilen residus
de serina en algunes proteïnes
g) S´activa la transcripció
d´alguns gens
h) Per desenvolupar les accions
a), b), f) i g) es requereix GTP
i) Els inhibidors de la calmodulina
no bloquejen l´acció g)
-
En l´estudi del mecanisme
d´acció d´una hormona, s´han obtingut els següents
resultats:
a) La hormona produeix un
augment del calci citosòlic
b) No es modifica la concentració
de AMP cíclic
c) Indueix la fosforilació
de residus de tirosina en algunes proteïnes
d) per desenvolupar les accions
a i c no requereix GTP
e) s´activa la transcripció
d´alguns gens
f) L´acció e
pot ser bloquejada per inhibidors de la calmodulina.
g) D´acord amb aquests
resultats, dibuixa un esquema que expliqui els resultats obtinguts
-
En l´estudi del mecanisme
d´acció d´una hormona, s´han obtingut els següents
resultats: