Ejemplo de Ejercicio: Mutaciones en Rutas Metabólicas

Rafael Alberto

Publicado por Rafael Alberto

Uno de los ejercicios tipo más frecuentes que encontraremos si cursamos una asignatura de genética son los que se refieren a rutas metabólicas. 

Las rutas metabólicas son un proceso que se da en todos los organismos que les permite obtener cierto compuesto necesario para su supervivencia a partir de un sustrato. Estos procesos son reacciones químicas que están catalizadas por enzimas. 

Las enzimas son proteínas que "fabrica" el organismo a partir de secuencias en el ADN. 

Aunque podríamos profundizar más, vamos a centrarnos ya en un pequeño problema:

La siguiente ruta metabólica permite la producción de los compuestos E y F en Escherichia coli:

Los números representan mutantes que tienen la ruta metabólica bloqueada en los puntos indicados.

Vamos a cultivar estos mutantes en diferentes medios mínimos más alguno de los compuestos que aparecen en la ruta. 

a)Si los compuestos E y F son fundamentales para la supervivencia de esta bacteria, completa la siguiente tabla indicando con + (supervivencia) o - (no supervivencia) que pasaría con cada mutante en cada medio. 

 

 b) Indica para cada mutante, que compuesto se acumularía si añadiésemos al medio el sustrato A.

Vamos a empezar por el apartado a

Lo primero que hay que aclarar es a que nos referimos cuando hablamos de mutantes de una ruta metabólica. Un mutante de una ruta metabólica es aquel que tiene una mutación deletérea en un paso de la ruta, es decir, ese mutante tiene una enzima defectuosa para esa reacción por lo que no la puede realizar. 

Así pues, si en el medio añadimos un compuesto de la ruta que sea anterior a la reacción en la cual es defectuoso nuestro mutante, este no podrá transformarlo en los compuestos finales. 

Por ejemplo, el mutante 1 es incapaz de hacer el paso de A a B. Si añadimos A al cultivo de este mutante, no podrá hacer el paso de A a B y por tanto nunca obtendrá E y F. Al no conseguir E y F no podrá vivir. Si en cambio añadimos B, como la mutación que tenemos es en el paso anterior a este compuesto, no tendrá problema en hacer las transformaciones correspondientes hasta E y F, ya que nuestro mutante no es defectuoso en esos pasos de la ruta, y podrá vivir. 

Con esto ya podemos completar nuestra tabla, sabiendo además que no nos vale solo con obtener E o F, sino que tenemos que tener los dos. 

Además hay que saber que el paso de B a C y D es una sola reacción.

Aquí tenemos la tabla resuelta:

 

El mutante 2 solo crece si añadimos a la vez E y F. Esto es porque al ser una sola reacción el paso de B a C y D, tendríamos que añadir al menos un compuesto de cada rama de la ruta posterior a este paso para que pudiera vivir. El único caso en nuestra tabla que presenta estas características es el de E + F, pero también crecería si añadieramos al medio a la vez C y D. 

Por último vamos a resolver el apartado b.

El compuesto que acumula un mutante es, en general, el compuesto anterior a la reacción en que es defectuoso. En esta pregunta nos lo ponen fácil y solo tendremos que tener en cuenta que compuesto acumulamos en el caso de añadir al medio el sustrato A. 

El mutante 1 no realiza el paso de A a B, por lo que acumularemos A.

El mutante 2 no realiza el paso de B a C y D, por lo que acumularemos B. 

Los mutantes 3 y 4 son algo más difíciles ya que están en las zonas posteriores a la bifurcación de la ruta y esto lo tendremos que tener en cuenta. 

Así tenemos al mutante 3, que al ser incapaz de hacer el paso de C a E, acumularía C. Sin embargo no solo acumula C, sino que como no se ve afectado en la otra rama de la ruta, también llegará a obtener F.

Y el mutante 4 es similar al 3, por lo que al no poder realizar el paso de D a F, acumularía D... Y obtendriamos también E. 

 

Con esto habríamos resuelto el problema. Este tipo de ejercicios se pueden hacer a la inversa, es decir, nos dan una tabla y nos piden dibujar la ruta. El concepto para ambas formas es el mismo, saber entender que las rutas metabólicas tienen pasos y que los mutantes en esos pasos son, en este caso, bacterías incapaces de hacer esas reacciones.

 

Espero que os pueda servir el ejemplo aquí explicado y si tenéis dudas preguntadme o podéis solicitarme una clase. Un saludo.

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Rafael Alberto

Rafael Alberto Márquez Aguilar ver perfil

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