Duplicació del DNA i biosíntesis de proteïnes

Tema10

BiologiaRosa Marfà

Duplicació del DNA ( introducció)

• Concepte• Hipòtesis sobre la duplicació

– Hipòtesis semiconservadora• Experiment Meselson i Stahl

– Hipòtesis conservadora– Hipòtesis dispersiva

• Síntesis in vitro de DNA– Nucleòtids (A,T,C,G)– Ions magnesi– DNA patró– DNA encebador– DNA polimerasa (enganxa 3-5 i per tant el filament queda 5-3)

Mecanisme de la duplicació

• 1-Hi ha una seqüència de nucleòtids del DNA que és l’origen de la replicació• 2-L’enzim helicasa, trenca els enllaços d’hidrogen entre les bases nitrogenades dels dos filaments

complementaris.• 3-Al desenrotllar-se el filament es creen tensions, que són solucionades per les topoisomerases

(tallen la fibra de DNA, un cop eliminades les tensions la tornen a empalmar) . Topoisomerasa I (talla 1 fibra) i topoisomerasa II ( talla 2 fibres).

• 4-Ara intervenen les proteïnes estabilitzadores (SSB) que mantenen la separació dels dos filaments.• 5-Després tenim formada la forqueta de replicació, que es treballa el procés en els dos sentits

formant la bombolla o ulls de replicació.• 6-Tot seguit, intervé el RNA-polimerasa ( primasa) fa un fragment de 10 nucleòtids, que li diem

encebador.• 7-En aquest moment, intervé el DNA-polimerasa III, que treballa 5-3. No para de treballar,

construint el filament conductor de creixement continu.• 8-Daderra dels punts d’origen de replicació creix un filament retardat de la següent manera, perquè

té un creixement discontinu:– 1-El RNA-polimerasa fa uns 40 nucleòtids, d’un punt que se separa entre del punt d’origen uns 1000

nucleòtids.– 2-El DNA-polimerasaIII sintetitza DNA nou ( fragment d’Okasaqui)– 3-Un DNA-polimerasaI treu els RNA fets i omple els buits amb DNA– 4-Finalment el DNA-ligasa empalma entre sí els diferents fragments.

Diferències de la duplicació de les cèl·lules eucariotes

– 1-Hi ha moltes histones, per tant durant la duplicació les histones velles queden associades al filament conductor i al filament retardat tindrà noves histones.

– 2-DNA eucariota és gran i és un procés més lent

– 3-Els DNA tenen diferents orígens de replicació (100 bombolles de replicació, replicons, quan treballen coordinadament)

– 4-Fragments d’OKasaqui són més petits

– 5-El procés de la duplicació es porta a lloc a la fase S de la interfase.

Teoria un gen un enzim

• Cada gen codifica la formació d’un enzim.

• Si un gen està alterat falta la síntesis de l’enzim.

• Els enzims són proteïnes biocatalitzadores de les reaccions químiques de l’organisme.

Expressió del missatge genètic

DNA Duplicació DNA Transcripció RNAm

Traducció

RNAt

RNAr

Proteïna

Síntesis de proteïnes

Transcripció TraduccióSíntesis de proteïnes

Transcripció

• Iniciació– Davant de cada gen hi ha una unitat de transcripció.

La qual no es transcriu. Però té unes seqüències de consens ( promotor), on s'associa el RNA-polimerasa. Comença la transcripció

• Elongació o allargament– Se sintetitza el filament del RNAm en direcció 5-3

• Finalització– Quan el RNA-polimerasa arriba a una seqüència

anomenada terminador, llavors se separa del DNA

Diferències de les cèl·lules eucariotes

• Hi ha diferents RNA-polimerasa ( segons quin RNA se sintetitsi)• El RNAm que es fa primer ( transcrit primari) Conté introns ( zones sense

informació per la síntesis de la proteïna) i exons ( zones amb informació per la síntesis de proteïnes)

• Els gens de la síntesis d’histones no contenen introns• Les seqüències de consens són CAAT i TATA• També hi ha unes proteïnes anomenades factors de transcripció + les seqüències

de consens = Complex d’iniciació• En l’elongació si afegeix una caputxa ( per un nucleòtid de metilguanosinatrifosfat

invertida a l’extrem 5’)• S’acaba la síntesis del RNAm amb la seqüència TTATTT del DNA• Després intervé l’enzim poli-A-polimerasa, que afegeix 200 nucleòtids d’A. Això

s’anomena la cua poli-A• Un enzim anomenat ribonucleoproteïna petita nuclear (és proteïnes+ RNApn)

formen l’espliceosoma que treuen els introns del RNAm. A continuació actuen les RNA-ligases i uneixen els exons. Aquest procés rep el nom de maduració.

La clau genètica

• És una taula on estan representades totes lescombinacions possibles de bases nitrogenadesdel RNAm amb la seva correspondència amb elsaminoàcids corresponents

• Cada triplet de bases correspon a un aminoàcid oa una seqüència d'stop o d’aturada.

• Degeneració de la clau genètica: per unaminoàcid tenim assignades diversos triplets debases. Això permet, que encara, que es produísun error en la còpia d’un nucleòtid, continuaria lacorrespondència entre triplet i l’aminoàcid.

Traducció

• Activació dels aminoàcidsAmb l’enzim aminoacil-RNAt i d’ATP els aminoàcids tenen la capacitat d’associar-se al seu RNAtcorresponent. Amb aquesta unió es gasten 2 enllaços fosfat i s’allibera AMP

• Traducció:– Inici

• La subunitat petita ribosòmica s’enganxa al RNAm en la regió líder, que no codifica per cap RNAt. Després la subunitat petita es desplaça per sobre del RNAm on està el triplet AUG, que és complementari del primer RNAt que porta l’aminoàcid met.

• Llavors s’estableixen enllaços amb la subunitat gran ribosòmica i es fa el ribosoma actiu. Això gasta 1 GTP i proteïnes anomenades factors d’iniciació.

– Elongació• Amb l'acoblament de les dues subunitats, queden tres centres d’acció dins del ribosoma. El primer és el centre acceptor.

On s'identifica el triplet del RNAm ( codó), i on entrarà l’anticodó, que portarà el RNAt, amb l’aminoàcid corresponent.• Aquest aminoàcid nou que arriba, fa enllaç peptídic amb el centre P del ribosoma. Amb el gast d’1 GTP• Llavors el RNAt s’ha després de l’aminoàcid surt pel centre E de sortida.• Cada vegada que aquest procés es fa, el ribosoma avança damunt del RNAm 1 triplet i així es va construint la cadena

polipèptidica

– Finalització• El final de la síntesis està determinada per uns triplets d’aturada, que no tenen cap RNAt que porti cap aminoàcid.• Hi ha en aquest moment, uns factors proteics d’alliberació que gasten 1 GTP. S’instal·len sobre el centre A i provoquen

que la peptidiltransferasa. Provocant l’alliberació del RNAm, i de les dos subunitats del ribosoma i també la cadena polipeptídica nova.

• En RNAm molt grans, poden treballar molts ribosomes alhora i llavors parlem de poliribosomes.• Molt sovint, diverses cadenes polipèptiques s’associen per fer una proteïna més gran.

Regulació de l’expressió genètica

• Control en cèl·lules procariotes– L’operó

– Control del AMP cíclic

• Control en cèl·lules eucariotes– Condensació del DNA

– Receptors de membrana

– Control hormonal• Hormones lipídiques

• Hormones proteiques