duplicació-traducció-transcripció - biobel · nucleòtids. cada 3 nucleòtids és un codó, que...
TRANSCRIPT
Duplicació-Traducció-Transcripció
Expressió
gènica
Duplicació
o replicació de l’ADN
•
Procés de síntesi o autocopiat
de tot el DNA nuclear (eucariota) o cromosòmic (procariota). Aquest procés va ser descrit per Arthur Kornberg.
•
El mecanisme va ser proposat per Watson
i Crick
i desmostrat
per
Matthew S.Meelson
i Franklin S. Stahl
en 1957. (Imatge adjunta).
Possible hipòtesis de la replicació
de DNA
Duplicació
o replicació de l’ADN procariota
En els procariotes els requeriments per la replicació
són:
•
Una molècula de ADN motlle. •
Nucleòtids (NTP)
•
Energia•
Proteïnes, que són:–
Iniciadores (Ori I)–
Helicases
i topoisomerases–
Estabilitzadores (Obren la hèlix, la giren i l’estabilitzen)
–
Primasa
(sintetitzen els primers o cebadors)
–
ADN polimerasa III (genera les noves hèlix)
–
ADN polimerasas
II ( ADN mitocondrial)–
ADN polimerasa I (retira els primers i omple els forats i repara possibles errors)
–
ADN lligasa
(Uneix els fragments d’Okazaki
Duplicació o replicació de l’ADN procariota
Duplicació
o replicació
de l’ADNSempre hi ha 3 etapes: iniciació, elongació
i terminació.
Les principals diferències entre els processos descrits en eucariotes i procariotes són que:
•
En eucariotes hi ha diversos orígens de replicació•
Es formen múltiples forquilles de replicació
i de bombolles.
•
Hi ha que separar les histones que es tornen a unir després de la creació
de la nova còpia. Aquestes proteïnes s’han sintetitzat
prèviament.•
S’han de construir els extrems: telomerasa.
Duplicació
o replicació
de l’ADN
Transcripció
eucariota•
La transcripció
és el pas d’ADN
a RNAm, té
lloc en el nucli de
la cèl·lula eucariota. •
Un fragment d’ADN
que s’expressa i dóna una proteïna
s’anomena gen. Un gen o un fragment d’ADN
està
format per una combinació
per 4 nucleòtids (A, T, G i C) i una proteïna
està
formada per una seqüència d’una combinació
de 20 aminoàcids
Transcripció
eucariota
•
Per passar d’un llenguatge de 4 nucleòtids a un de 20 aminoàcids s’utilitza una clau anomenada codi genètic. En ell cada 3 nucleòtids d’un gen codifica per un aminoàcid. Però el pas d’ADN
a proteïna no es
realitza de manera directa, s’ha de passar per un intermediari, el RNA missatger (RNAm).
•
Només es transcriu una de les cadenes, la que va de 5’
a 3’.
Transcripció
eucariota•
Procés que té
lloc al nucli.
•
Cada RNA té
la seva pròpia polimerasa.•
Iniciació: caixa TATA (que indica l’inici de duplicació), factors de transcripció
que
reconeixen seqüències consens anomenades reguladores.
•
Elongació: S’afegeix a l’extrem 5’
l’estructura cap (7-metilguanosin trifosfat)
•
Terminació: a l’extrem 3’
s’afegeix la cua de poli-A.
Transcripció
eucariota•
De tot l’ADN d’una cèl·lula només una petita part es transcriu.
•
En els organismes eucariotes es forma un precursor del RNAm, que té
unes seqüències anomenades introns, que posteriorment
s’eliminen de l’ARN i unes seqüències anomenades exons són les que queden i posteriorment es tradueixen. Aquest procés s’anomena splicing
o maduració
de l’ARN. Un altre modificació
és la metilació
o addició
a l’extrem 5’
d’un nucleòtid especial (Trifosfat de 7’metil-guanosina) i a l’extrem 3’
una cua
d’adenilats, conegut amb el nom de poliadenilació. Aquests processos tenen lloc al nucli.
•
Els procariotes no tenen introns, es transcriu directament a RNAm.
Traducció
eucariota•
La traducció
és el pas d’ARNm
a proteïna, té
lloc en els
ribosomes que hi ha al citoplasma de la cèl·lula eucariota. •
En els procariotes té
lloc en el mateix compartiment per
tant es donen simultàniament. •
En la traducció
intervenen:
–
RNAm: Conté
la informació
genètica en forma de seqüència de nucleòtids. Cada 3 nucleòtids és un codó, que mitjançant el codi genètic li assigna un aminoàcid. Sempre es comença a llegir en direcció
5’
a 3’. a partir del triplet AUG, que interpreta
metionina fins un codó
de parada. –
RNAt: Té
una estructura secundària complexa que s’uneix per
l’extrem 3’
a un aminoàcid, que ve determinat per la seqüència de nucleòtids anomenats anticodó.
Traducció
eucariota
Traducció eucariota
Traducció
eucariota
El codi genètic. •
El codi genètic el va intuir en Francis Crick
i el va
demostrar Niremberg, Khorana
i Ochoa.
•
Les característiques del codi genètic són:–
Cada 3 bases o nucleòtids s’anomena codó.
–
És específic: Cada triplet codifica per un aminoàcid.
–
És degenerat: Diversos triplets codifiquen per un mateix aminoàcid.
–
No presenta solapaments ni discontinuïtats.
–
És universal.
Regulació
gènica
•
Tots els gens no s’expressen en totes les cèl·lules ni en totes les etapes del desenvolupament. Per això hi ha una regulació
gènica que
és un mecanisme que permet que un gen s’expressi o no segons el tipus cel·lular i el moment de vida de l’organisme.
•
En eucariotes pot tenir lloc aquesta regulació
a:–
A nivell de l’ADN: Un fragment d’ADN
té
un recargolament elevat impedint la col·locació
de la ARN polimerasa. –
A nivell de transcripció: Pot ser que calgui una substància per que l’ARN polimerasa s’hi uneixi o que una que impedeixi aquesta unió. L’operó
lactosa va ser descrit per Jacob i Monod
en 1961 en Escherichia coli. –
A nivell post-transcripcional: Durant la maduració
del RNA en un es cèl·lules es transcriguin uns exons i en unes altres uns altres donant lloc a proteïnes diferents. (veure imatge superior)
–
A nivell traduccional
o post-traduccional: La síntesi de proteïnes no funciona o la proteïna no pot adquirir l’estructura adequada. És rar.
Jacob, Monod
i col·laboradors
analitzaren
el sistema de la lactosa en E. coli, de manera que els
resultats
dels
seus
estudis
permeteren
establir
el model
genètico
de l’Operó que permet comprender com té
lloc la regulació
de la expressió
gènica en
bacteris. Jacob y Monod ven rebre en 1965 el Premi Nobel per aquestes investigacions.
Francois JacobJacques Monod
L’operó
L’operó
•
Un operó
és un sistema de regulació
gènica a nivell de transcripció. Depenent de la presència o no de la lactosa en el medi de creixement, el bacteri Escherichia coli, expressava l’enzim que li permetria utilitzar-la com a font d’energia i matèria o no.
L’operonEl DNA bacterià
està
en forma de comosoma
circular. Sovint hi
ha DNA circular més petit fora del propi cromosoma, s’anomenen plàsmids. Quan un d¡aquests plàsmids
s’incorpora al Cromosoma
s’anomena episoma.
Un Operó és
un grup
de gens
estructurals
on
la seva
expressió
està regulada per
elements
de control o genes (promotor i operador) i
genes reguladores.
El promotor, és
la part
de ‘ADN on s’unirà
l’ARN polimerasa abans d’obrir el segment d’ADN a transcriure, l’inici de transcripció.
El segment
d’ADN que conté
informació
per un polipèptid s’anomena gen estructural.
L’operador controla l’accés de l’ARN polimerasa al promotor.
El gen regulador controla el temps
i velocitat
de transcripció
d’altres gens.
L’operon
L’operó
Lac•
El gen regulador codifica per una proteïna que s’uneix a l’operador, obstruint al promotor, i per tant la transcripció
del gen estructural.
Quan es mou la proteïna repressora es pot donar la transcripció.
•
El promotor i l’operador són llocs d’unió
de l’ADN, no es transcriuen. •
Els operons són induïbles o reprimibles, segons el mecanisme de control.
•
L’operó
lactosa és induïble, i l’inductor és la lactosa, un disacàrid. •
Quan hi ha lactosa, aquesta s’uneix al repressor que canvia de forma i no pot impedir la transcripció
dels gens corresponents.
L’operó
Triptòfan•
L’operó
triptòfan és reprimible, quan en el medi hi ha suficient triptòfan
el bacteris deixa de fabricar els enzims necessaris per la seva síntesi. •
ARN de interferencia. Premio Nobel de Medicina,2006. Fire, A y Mello, C.