1. La duplicació de l'ADN
Flashcards
- Què postula la hipòtesi semiconservadora de la duplicació de l'ADN?
- Les dues cadenes originals se separen i cadascuna fa de motlle per sintetitzar una nova cadena complementària.
- Com es van diferenciar els filaments a l'experiment de Meselson i Stahl?
- Mitjançant cultiu amb nitrogen pesant $^{15}\text{N}$, canvi a nitrogen lleuger $^{14}\text{N}$ i centrifugació amb clorur de cesi.
- Què significa que la duplicació de l'ADN sigui bidireccional?
- A partir de l'origen de replicació, la síntesi avança en els dos sentits oposats.
- Quina diferència hi ha entre duplicació monofocal i multifocal?
- Monofocal té un sol origen de replicació (bacteris); multifocal té molts orígens (eucariotes).
Preguntes tipus test
- Quin dels següents esquemes representa la hipòtesi semiconservadora de la duplicació de l'ADN?
- a) El model on la doble hèlix original queda intacta i es produeix una doble hèlix completament nova.
- b) El model on les cadenes resultants alternen petits fragments d'ADN antic i d'ADN sintetitzat de nou.
- c) El model on les dues cadenes inicials se separen i cadascuna actua com a motlle per a una nova cadena.
- d) El model on només una de les cadenes originals es replica mentre que l'altra es degrada a la cèl·lula.
Resposta: c) El model on les dues cadenes inicials se separen i cadascuna actua com a motlle per a una nova cadena.. Segons la hipòtesi semiconservadora de Watson i Crick, les dues cadenes d'ADN s'obren i serveixen de motlle per sintetitzar una cadena complementària cadascuna.
- Quin procediment experimental van utilitzar Meselson i Stahl l'any 1957 per confirmar la hipòtesi semiconservadora?
- a) Marcatge amb timina tritiada d'E. coli i anàlisi periòdica mitjançant tècniques d'autoradiografia sobre plaques fotogràfiques.
- b) Degradació selectiva de cadenes d'ADN amb nucleases per identificar la presència de fragments curts d'ARN i d'ADN.
- c) Aïllament de l'enzim DNA polimerasa in vitro en presència de nucleòtids trifosfat i cations divalents de magnesi.
- d) Cultiu inicial d'E. coli amb nitrogen pesant $^{15}\text{N}$, posterior pas a nitrogen lleuger $^{14}\text{N}$ i centrifugació amb clorur de cesi.
Resposta: d) Cultiu inicial d'E. coli amb nitrogen pesant $^{15}\text{N}$, posterior pas a nitrogen lleuger $^{14}\text{N}$ i centrifugació amb clorur de cesi.. Meselson i Stahl van fer créixer bacteris en $^{15}\text{N}$, els van transferir a $^{14}\text{N}$ i van separar les molècules d'ADN segons la densitat mitjançant centrifugació amb clorur de cesi.
- En relació amb els orígens de replicació de l'ADN, quina diferència fonamental hi ha entre bacteris i eucariotes?
- a) En bacteris hi ha un únic origen (monofocal), mentre que en eucariotes hi ha molts orígens (multifocal).
- b) En bacteris no calen orígens de replicació específics i en eucariotes la replicació s'inicia exclusivament als telòmers.
- c) En bacteris hi ha centenars d'orígens simultanis, mentre que els eucariotes només en presenten un.
- d) En bacteris la replicació és unidireccional i monofocal, mentre que en eucariotes és bidireccional i monofocal.
Resposta: a) En bacteris hi ha un únic origen (monofocal), mentre que en eucariotes hi ha molts orígens (multifocal).. La replicació bacteriana comença en un sol punt d'inici i s'anomena monofocal, mentre que en eucariotes hi ha múltiples orígens de replicació i s'anomena multifocal.
2. El sentit de creixement dels filaments
Flashcards
- En quin sentit sintetitza sempre la DNA-polimerasa una nova cadena d'ADN?
- En sentit $5' \to 3'$, afegint nucleòtids a l'extrem $3'$ lliure preexistent.
- Quins components químics i estructurals necessita la DNA-polimerasa per actuar in vitro?
- Desoxiribonucleòtids-5-trifosfat (A, T, C, G), ions $\text{Mg}^{2+}$, filament motlle i filament encebador.
- ¿Quina estructura assenyala aquesta figura en la forqueta de replicació?
- La forqueta de replicació amb el filament conductor i els fragments d'Okazaki discontinus.
- ¿Quines formes autoradiogràfiques va descriure Cairns i què representaven en el DNA bacterià?
- Formes en V (forquetes de replicació), de mitja lluna (bombolles) i circulars (DNA bacterià circular).
Preguntes tipus test
- Quins requeriments va descriure Arthur Kornberg per aconseguir la síntesi de DNA in vitro?
- a) Proteïnes estabilitzadores, ions de potassi, ADN lligasa i una cadena doble sense encetar.
- b) Desoxiribonucleòtids monofosfat, ions de sodi, una cadena motlle i fragments d'Okazaki.
- c) Ribonucleòtids trifosfat lliures, ions de calci, helicasa activa i una molècula d'ADN circular.
- d) Desoxiribonucleòtids-5-trifosfat, ions de magnesi, un filament motlle i un encebador.
Resposta: d) Desoxiribonucleòtids-5-trifosfat, ions de magnesi, un filament motlle i un encebador.. Kornberg va demostrar que la DNA-polimerasa necessita desoxiribonucleòtids-5-trifosfat (dATP, dTTP, dCTP, dGTP), ions $\text{Mg}^{2+}$, un filament patró com a motlle i un extrem preexistent que actuï d'encebador.
- Per quina raó la síntesi de la cadena retardada d'ADN s'ha de dur a terme de forma discontínua mitjançant fragments d'Okazaki?
- a) Perquè la DNA-polimerasa només allarga cadenes afegint nucleòtids en direcció $5' \to 3'$.
- b) Perquè les proteïnes estabilitzadores bloquegen l'avanç continu sobre el filament motlle.
- c) Perquè l'ARN primasa només pot actuar quan la doble hèlix s'ha desenrotllat completament.
- d) Perquè els desoxiribonucleòtids només disposen d'energia a l'extrem cinc prim lliure.
Resposta: a) Perquè la DNA-polimerasa només allarga cadenes afegint nucleòtids en direcció $5' \to 3'$.. La DNA-polimerasa té la limitació d'unir nucleòtids exclusivament a l'extrem $3'$ lliure (direcció de síntesi $5' \to 3'$). Com que les dues cadenes són antiparal·leles, la cadena retardada s'ha de sintetitzar a trossos a mesura que s'obre la forqueta.
- Quina conclusió inicial errònia va extreure John Cairns del seu experiment autoradiogràfic de 1963?
- a) Va afirmar que el procés de duplicació seguia el model conservador de conservació de cadenes.
- b) Va deduir que la replicació del DNA avançava de manera unidireccional a partir de l'origen.
- c) Va proposar que els bacteris necessitaven centenars d'orígens de replicació simultanis.
- d) Va concloure que el genoma bacterià estava format per diverses molècules d'ADN lineals.
Resposta: b) Va deduir que la replicació del DNA avançava de manera unidireccional a partir de l'origen.. Cairns va deduir inicialment que la duplicació era unidireccional. No obstant això, posteriors investigacions van demostrar que la replicació avança en ambdós sentits formant dues forquetes, és a dir, és bidireccional.
3. El mecanisme de duplicació de l'ADN
Flashcards
- Quina funció té l'enzim helicasa?
- Trenca els ponts d'hidrogen entre bases complementàries separant els filaments motlle.
- Quina funció tenen les proteïnes SSBP?
- Estabilitzen i mantenen separades les dues fibres de DNA originals.
- Quina funció té la DNA polimerasa I en bacteris?
- Elimina els encebadors d'RNA i omple els buits amb nucleòtids de DNA.
- Quina funció té la DNA lligasa?
- Enllaça i uneix els fragments continus i discontinus de DNA sintetitzats.
Preguntes tipus test
- Observa l'esquema de la forqueta de replicació . Quin enzim s'encarrega d'unir els fragments de la cadena retardada un cop substituïts els encebadors?
- a) L'helicasa
- b) La DNA lligasa
- c) La topoisomerasa
- d) La primasa
Resposta: b) La DNA lligasa. La DNA lligasa és l'enzim encarregat d'enllaçar i unir covalentment els diferents fragments de DNA per donar continuïtat a la cadena.
- Per què cal l'acció de la topoisomerasa (o girasa) durant la fase d'inici de la duplicació bacteriana?
- a) Trenca els ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades complementàries
- b) Elimina les tensions generades pel superenrotllament en obrir-se la doble hèlix
- c) Sintetitza el curt fragment d'RNA necessari per començar la polimerització
- d) Estabilitza les cadenes separades evitant que es tornin a aparellar
Resposta: b) Elimina les tensions generades pel superenrotllament en obrir-se la doble hèlix. En obrir-se la doble hèlix per acció de l'helicasa, es generen fortes tensions torsió; la topoisomerasa relaxa aquest superenrotllament tallant i tornant a empalmar el DNA.
- Quina funció específica desenvolupa la DNA polimerasa I durant l'elongació en bacteris?
- a) Genera els fragments d'Okazaki a partir dels ribonucleòtids trifosfat
- b) Elimina els encebadors d'RNA i n'omple els buits amb nucleòtids de DNA
- c) Sintetitza contínuament el filament conductor en sentit $5' \to 3'$
- d) Desenrotlla la doble hèlix avançant davant de la forqueta de replicació
Resposta: b) Elimina els encebadors d'RNA i n'omple els buits amb nucleòtids de DNA. La DNA polimerasa I retira els primers d'RNA col·locats prèviament per la RNA polimerasa i omple aquests espais buits amb desoxiribonucleòtids.
4. Teoria un gen-un enzim i 5. L'expressió del missatge genètic
Flashcards
- Què és un locus?
- És el lloc o posició física concreta que ocupa un gen determinat dins d'un cromosoma.
- Per què es va canviar la teoria a «un gen-un polipèptid»?
- Perquè no totes les proteïnes són enzims i algunes estan formades per múltiples cadenes polipeptídiques diferents.
- Quina diferència hi ha entre un individu diploide i un d'haploide?
- El diploide posseeix dos cromosomes de cada tipus, mentre que l'haploide en té només un.
- Què és la retrotranscripció?
- La capacitat que tenen alguns virus de sintetitzar ADN a partir del seu ARN genòmic.
Preguntes tipus test
- Quina és la raó principal per la qual es va reformular la hipòtesi d'«un gen-un enzim» a «un gen-un polipèptid»?
- a) No totes les proteïnes actuen com a enzims i moltes estan formades per diverses cadenes polipeptídiques.
- b) Un mateix gen sempre codifica de manera directa tots els enzims que intervenen en una ruta.
- c) Els enzims estan formats exclusivament per àcids ribonucleics i no pas per proteïnes.
- d) La majoria de les cèl·lules eucariotes sintetitzen proteïnes sense necessitat de transcriure gens.
Resposta: a) No totes les proteïnes actuen com a enzims i moltes estan formades per diverses cadenes polipeptídiques.. La teoria es va revisar perquè hi ha proteïnes funcionals que no tenen activitat enzimàtica i d'altres que estan constituïdes per la unió de més d'un polipèptid codificat per gens diferents.
- Com es defineix un al·lel en el context de la genètica clàssica?
- a) Cadascuna de les variants gèniques que poden ocupar un mateix locus cromosòmic.
- b) La regió cromosòmica exacta que delimita el principi i el final de qualsevol gen.
- c) L'enzim encarregat de transcriure un fragment específic d'àcid nucleic a proteïna.
- d) La condició cel·lular caracteritzada per la presència d'un únic conjunt cromosòmic.
Resposta: a) Cadascuna de les variants gèniques que poden ocupar un mateix locus cromosòmic.. Els al·lels són les formes alternatives o variants d'un gen que comparteixen el mateix locus o posició física en un cromosoma.
- Quin camí segueix el flux d'informació genètica en una cèl·lula eucariota com es mostra a l'esquema cel·lular?
- a) L'ARN es tradueix al nucli en proteïnes i després s'exporta a l'ADN citoplasmàtic.
- b) L'ADN es transcriu a ARN al nucli i aquest es tradueix a proteïna en el citoplasma.
- c) L'ARN es replica al citoplasma per sintetitzar directament nou ADN que surt cap al nucli.
- d) Les proteïnes se sintetitzen a l'ADN i es converteixen en ARN al citoplasma mitjançant transport actiu.
Resposta: b) L'ADN es transcriu a ARN al nucli i aquest es tradueix a proteïna en el citoplasma.. A les cèl·lules eucariotes, el flux informatiu comença amb la transcripció de l'ADN en ARN dins del nucli cel·lular, i continua amb la traducció de l'ARN a proteïna al citoplasma.
6. Transcripció
Flashcards
- Què és la transcripció genètica?
- Procés pel qual se sintetitza una seqüència d'ARN a partir de la informació d'una cadena de DNA motlle.
- Quins substrats necessita la RNA-polimerasa per a la transcripció?
- Ribonucleòtids trifosfat d'adenina, citosina, guanina i uracil (ATP, CTP, GTP i UTP).
- Què és el promotor en procariotes?
- Seqüència consens de nucleòtids de DNA no transcrita on s'associa la RNA-polimerasa per iniciar la transcripció.
- En quin sentit sintetitza l'ARN la RNA-polimerasa?
- Sempre en direcció $5' \to 3'$, desplaçant-se sobre el filament patró en direcció $3' \to 5'$.
Preguntes tipus test
- Per què es diu que el procés de transcripció és reiteratiu?
- a) Perquè la mateixa RNA-polimerasa recorre diverses vegades el mateix filament per corregir els errors de síntesi.
- b) Perquè requereix la repetició seqüencial de múltiples cicles de maduració abans d'iniciar la traducció proteica.
- c) Perquè una mateixa regió de DNA pot ser transcrita de manera simultània per diferents RNA-polimerases.
- d) Perquè sintetitza les dues cadenes complementàries d'ARN de manera simultània a partir de la mateixa bombolla.
Resposta: c) Perquè una mateixa regió de DNA pot ser transcrita de manera simultània per diferents RNA-polimerases.. La propietat reiterativa de la transcripció fa referència al fet que un mateix gen o regió de DNA pot ser copiat alhora per diferents molècules d'ARN-polimerasa, generant múltiples còpies d'ARN ràpidament.
- En quin sentit es produeix la síntesi del filament d'ARN per part de la RNA-polimerasa?
- a) En sentit $5' \to 3'$, recorrent la cadena motlle d'ADN en el mateix sentit $5' \to 3'$.
- b) En sentit $3' \to 5'$, desplaçant-se sobre la cadena patró en sentit $3' \to 5'$.
- c) En sentit $5' \to 3'$, desplaçant-se sobre la cadena patró en sentit $3' \to 5'$.
- d) En sentit bidireccional, segons quina de les dues cadenes d'ADN actuï com a motlle.
Resposta: c) En sentit $5' \to 3'$, desplaçant-se sobre la cadena patró en sentit $3' \to 5'$.. La RNA-polimerasa sintetitza sempre la nova cadena d'ARN en sentit $5' \to 3'$, la qual cosa implica que llegeix la cadena motlle d'ADN antiparal·lela en sentit $3' \to 5'$.
- Quina funció té la regió promotora en la transcripció dels bacteris?
- a) Codifica directament per als primers aminoàcids que constituiran la proteïna funcional final.
- b) Elimina els ribonucleòtids sobrants per tal d'evitar el superenrotllament de la doble hèlix d'ADN.
- c) Atura la síntesi de l'ARN un cop la polimerasa arriba a una seqüència de terminació consensuada.
- d) Determina el punt d'inici de la transcripció i quina cadena d'ADN actuarà com a filament patró.
Resposta: d) Determina el punt d'inici de la transcripció i quina cadena d'ADN actuarà com a filament patró.. El promotor és una seqüència consens de nucleòtids que no es transcriu, a la qual s'uneix la RNA-polimerasa i que determina la direcció i quina cadena servirà de motlle.
7. La traducció
Flashcards
- Què significa que el codi genètic és universal?
- És el mateix en tots els éssers vius (amb petites excepcions), fet que demostra el parentesc evolutiu.
- Què és un aminoacil-RNAt?
- És el complex format per la unió específica d'un tRNA amb el seu aminoàcid corresponent.
- Quants enzims aminoacil-RNAt sintetases diferents existeixen?
- Hi ha 20 aminoacil-RNAt sintetases diferents, una específica per a cadascun dels 20 aminoàcids.
- Quins són els tres triplets sense sentit o codons stop?
- Són UAA, UAG i UGA. No codifiquen cap aminoàcid ni tenen tRNA complementari.
Preguntes tipus test
- Per què es diu que el codi genètic és degenerat?
- a) Perquè conté triplets que no tenen cap funció en la síntesi de proteïnes.
- b) Perquè un mateix triplet pot codificar diferents aminoàcids segons l'organisme.
- c) Perquè hi ha més d'un triplet o codó per a un mateix aminoàcid específic.
- d) Perquè es va deteriorant amb el pas de les generacions cel·lulars.
Resposta: c) Perquè hi ha més d'un triplet o codó per a un mateix aminoàcid específic.. El codi genètic és degenerat perquè la majoria d'aminoàcids estan codificats per més d'un triplet o codó (com ara CAU i CAC per a la histidina).
- Quin enzim s'encarrega d'unir l'aminoàcid amb el seu tRNA corresponent consumint ATP?
- a) L'RNA polimerasa citoplasmàtica.
- b) La DNA lligasa cel·lular.
- c) L'aminoacil-RNAt sintetasa.
- d) La peptidiltransferasa ribosomal.
Resposta: c) L'aminoacil-RNAt sintetasa.. L'enzim aminoacil-RNAt sintetasa uneix de forma específica cada aminoàcid al seu tRNA corresponent utilitzant energia provinent de l'ATP.
- A la imatge , com es produeix el reconeixement específic entre el tRNA i el mRNA durant la traducció?
- a) Per mitjà de la formació d'un enllaç covalent èster directament amb el ribosoma.
- b) A través del reconeixement de la cua de poli-A per part del bucle d'ARNt.
- c) A través de l'aparellament de bases complementàries entre l'anticodó i el codó.
- d) Mitjançant la unió de l'extrem que porta l'aminoàcid lliure amb la caputxa 5'.
Resposta: c) A través de l'aparellament de bases complementàries entre l'anticodó i el codó.. Com es veu a l'esquema de l'ARNt, l'anticodó del tRNA s'uneix de manera complementària per ponts d'hidrogen al codó corresponent de la molècula d'ARNm.
8. La regulació de l'expressió gènica
Flashcards
- Què és un gen estructural segons el model de l'operó?
- És un gen que codifica proteïnes estructurals o enzims necessaris per a rutes metabòliques.
- Quina és la funció de la regió operadora?
- Seqüència d'ADN situada al costat del promotor on es fixa la proteïna repressora.
- Què diferencia la inducció enzimàtica de la repressió enzimàtica?
- La inducció activa la síntesi en presència del substrat; la repressió la inhibeix en presència del producte final.
- Com es forma l'AMP cíclic (AMPc)?
- A partir d'ATP catalitzat per l'enzim adenilciclasa a la membrana plasmàtica.
Preguntes tipus test
- Quin paper té la molècula de lactosa en la regulació de l'operó lac d'Escherichia coli?
- a) Bloqueja la zona de l'operador impedint el pas enzimàtic
- b) Estimula la degradació dels ribosomes que tradueixen l'ARNm
- c) Actua com a inductor unint-se al repressor i inactivant-lo
- d) S'uneix a la regió promotora per estimular la polimerasa
Resposta: c) Actua com a inductor unint-se al repressor i inactivant-lo. La lactosa actua com a inductora; s'uneix a la proteïna repressora modificant la seva conformació, la qual cosa fa que se separi de l'operador i permeti la transcripció.
- En què es diferencia un sistema de repressió enzimàtica, com l'operó del triptòfan, d'un inducible?
- a) El producte final actua com a corepressor activant el repressor
- b) L'ARN-polimerasa no necessita reconèixer cap regió promotora
- c) La transcripció només té lloc quan s'acumula el producte metabòlic
- d) Els gens estructurals es troben dispersos en diferents cromosomes
Resposta: a) El producte final actua com a corepressor activant el repressor. En la repressió enzimàtica, la presència del producte final actua com a corepressor unint-se al repressor inactiu per activar-lo i bloquejar la transcripció.
- Quina funció té la regió operadora en l'estructura d'un operó bacterià?
- a) Servir de lloc d'unió específic per a l'ARN-polimerasa cel·lular
- b) Ser la seqüència d'ADN on s'uneix la proteïna repressora activa
- c) Codificar directament per a la síntesi de la proteïna repressora
- d) Iniciar la maduració del transcrit primari eliminant els introns
Resposta: b) Ser la seqüència d'ADN on s'uneix la proteïna repressora activa. L'operador és el segment d'ADN al qual s'uneix la proteïna repressora activa per impedir físicament l'avanç de l'ARN-polimerasa cap als gens estructurals.
I 20 flashcards i 24 preguntes més al document.
Text del document
Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat TEMA 3. DUPLICACIÓ DE L'ADN I LA SÍNTESI DE PROTEÏNES 1. La duplicació de l'ADN Per tal que la vida no s'extingeixi calen còpies del DNA dels progenitors que passen a cada nou individu. Primeres hipòtesis de duplicació del DNA Hipòtesi semiconservadora de Watson i Crick: les dues cadenes de DNA inicial se separen i són el motlle per una nova cadena L'ACTUAL Hipòtesi conservadora: Després de la duplicació queden els filaments antics junts i els nous també. Hipòtesi dispersiva: els filaments al final estan formats per fragments de DNA antic i DNA acabat de sintetitzar.
La necessitat de la duplicació de l'ADN: assegurar la supervivència i continuïtat de les espècies. Cicle cel·lular Característiques de la duplicació Només es produeix una vegada en cada cicle cel·lular. És semisconservadora: les dues cadenes de DNA inicials se separen i cadascuna serveix de motlle per a la síntesi, segons la complementarietat de bases, d'una nova cadena antiparal·lela. Es realitza de manera ordenada i seqüencial. És un procés molt controlat i precís. Es distingeixen tres etapes: INICIACIÓ (helicasa topoisomerasa, SSBP), ELONGACIÓ (RNA polimerasa, DNA polimerasa I i III i lligasa I FINALITZACIÓ. És bidireccional: ADN és antiparal·lel.
A partir de l'origen de replicació avança en els dos sentits. Es fa de manera semidiscontinua (1 contínua i 1 discontínua) Comença en orígens de replicació: En bacteris hi ha un únic origen de replicació: es diu que la replicació és monofocal. En eucariotes hi ha molts orígens de replicació: és diu que és multifocal.
18 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Creixement de les cadenes continues i discontinues: La DNApol no pot formar una cadena 3' 5': Per fer-ho hi ha una cadena de creixement discontinu gràcies els fragments d'Okazaki que prepara la RNApol Experiment de Meselson i Stahl (1957) Confirma la hipòtesi semiconservadora Cultiu inicial d'E.coli amb nitrogen pesat (15 N) Canvi a nitrogen lleuger (14 N) Centrifugació amb clorur de cesi 2. El sentit de creixement dels filaments 2.1. La síntesi de DNA in vitro Kornberg va estudiar el mecanisme pel qual a partir d'un filament se sintetitzava el filament complementari. L'any 1956 va aïllar l'enzim DNA-polimerasa a partir E. Coli.
Aquest enzim permet sintetitzar DNA in vitro. Li calen desoxiribonucleòtids-5-trifosfat d'A, T, C i G, ions Mg+ , i un DNA on un dels filaments actua de patró/motlle i l'altre d'encebador ('primer'). 2.2. DNA-polimerasa Enzim d'uns mil aminoàcids presents al citoplasma bacterià i en el nucli i als mitocondris/cloroplasts dels eucariotes. Té uns quants llocs on es fixen el DNA motlle, l'RNA encebador i els nucleòtids que s'hi afegeixen. Pot unir 1000 nucleòtids per minut. Crea polímers d'ADN doble cadena (també té capacitat correctora) Com pot DNA-polimerasa sintetitzar un filament d'ADN?
DNA-polimerasa no pot iniciar una cadena de nou sinó que afegeix nucleòtids a la cadena preexistent RNA encebador SEMPRE creixerà en sentit 5' 3' Necessita una cadena motlle per copiar-la de forma complementària. Reacció en cadena de la polimerasa: PCR Helicasa, topoisomerasa, DNA polimerasa I i III, RNA-polimerasa (primasa), DNA lligasa, proteïnes d'unió estabilitzadores (SSBP) 2.3. ARN polimerasa (primasa): Enzim fundamental que sintetitza molècules d'ARN utilitzant una cadena d'ADN com a motlle. S'encarrega de fer el "primer" (encebador d'ARN), i després ADN polimerasa III, substitueix els nucleòtids d'ARN pels d'ADN.
- Fragments d'Okazaki: fragments mixtos d'ARN i ADN constituits per uns 50 nucleòtids de RNA i entre 1000 i 2000 nucleòtids de DNA que es formen durant la replicació de l'ADN. Els fragments d'Okazaki sónsintetitzats per una RNA-polimerasa que no necessita encebador, i després permet a la DNA-polimerasa sintetitzar en direcció 5' 3' sobre diferents regions d'una cadena patró 3' 5'. 19 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 2.4. La síntesi d'ADN in vivo Experiment de Cairns el 1963 Va mantenir E. coli en un medi amb timina marcada amb triti(H3 ).
Aquest isòtop radioactiu emet partícules β que poden impressionar una placa fotogràfica Quan els bacteris es divideixen incorporen la Timina marcada al nou DNA i permet localitzar les molècules de DNA sintetitzada. Cada 3 minuts es va realitzar una autoradiografia del DNA bacterià fins obtenir la seqüència completa primer d'una replicació del DNA, que dura aproximadament uns 30 minuts, i després d'una segona replicació.
Les imatges inicials tenien forma de V; les posteriors, de mitja lluna, i les finals semblaven cercles aixafats: Les formes en V les va anomenar forquetes de replicació, formades pels dos nous filaments de DNA tritiat sintetitzats sobre la doble cadena antiga que s'havia escindit en dos per poder servir de motlle. Les formes de mitja lluna les va anomenar bombolles de replicació. Les formes circulars van fer possible deduir que el DNA d'E. Coli era circular Cairns confirma la hipòtesi semiconservadora Descobreix un punt concret com a origen de la replicació del DNA bacterià Dedueix que la replicació és unidireccional ERROR!!
Posteriorment es va veure que era bidireccional En eucariotes la replicació del DNA també és bidireccional, però a diferència dels bacteris té lloc a partir de molts orígens de replicació. 20 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Si la DNA-polimerasa necessita un "primer" o "DNA encebador", com se sintetitza aquest "primer"? Primer d'RNA sintetitzat per la RNA-polimerasa que no necessita cap encebador per poder sintetitzar fragments d'RNA. Després l'RNA serà eliminat i substituït per DNA. Si la DNA polimerasa només pot unir nucleòtids a l'extrem 3' del "DNA primer", com es pot sintetitzar la cadena 3' 5' a partir de la cadena patró 5' 3' ?
El creixement discontinu (fragments d'Okazaki) 3. El mecanisme de duplicació de l'ADN 3.1. En bacteris Hi intervé: Una senyal d'iniciació (ORI, Origen Replicació): seqüència específica de nucleòtids d'ADN. Enzims que hi participen: Helicasa: separa filaments complementaris Topoisomerasa (Girasa): desenrotlla DNA polimerasa III (pol δ) DNA polimerasa I (pol α) RNA polimerasa DNA lligasa Proteïnes d'unió estabilitzadores (SSBP). Fase d'inici: Helicasa: trenca ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades complementàries separant filaments motlles. Topoisomerasa: elimina tensions fibres DNA provocades pel superenrotllament.
SSBP: proteïnes que estabilitzen i mantenen separació de les dues fibres DNA originals. D'aquesta manera es forma una forqueta de replicació en cada banda (bombolla o ull de replicació). Fase d'elongació: RNA polimerasa: síntesi del primer d'RNA. DNA polimerasa III (pol δ): a partir del primer, síntesi DNA en direcció 5' 3' a partir dels nucleòtids trifosfat (dos grups fosfat generen energia per al procés) de manera contínua en el filament conductor. En el filament retardat, formació dels fragments d'Okazaki el creixement serà discontinu. DNA polimerasa I (α): elimina els primers d'RNA i omple els buits amb nucleòtids de DNA. Lligasa: enllaça, uneix els diferents fragments de DNA.
El procés continua fins a assolir la duplicació total del DNA. 21 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 3.2. En eucariotes Tot i que el procés de la replicació és més complicat que en bacteris, els principis generals són els mateixos, però amb algunes diferències: 1. Com que el DNA eucariota es troba força associat a histones, durant la replicació: Les histones originals es queden en el filament de DNA que fa de motlle al filament conductor, i tots dos s'enrotllen sobre aquestes. El filament de DNA que fa de motlle del filament retardat i el retardat es caragolen sobre histones noves 2.
Com que l'ADN eucariota és molt més gran que el bacterià i està associat a histones: Procés molt més lent Replicació multifocal no hi ha un sol origen de replicació sinó un centenar 3. Els fragments d'Okazaki són més petits (d'uns 100 o 200 nucleòtids) 4. No es pot completar els extrems 5' Telòmers (TTAGG) IMP! Un error cada 10 milions de bases sistema de correcció d'errors 4. Teoria un gen-un enzim 4.1.
Conceptes bàsics de genètica Gen: fragment d'àcid nucleic que duu la informació per un caràcter Locus: el lloc que ocupa un gen al cromosoma Diploide: 2 cromosomes de cada tipus Haploide: 1 cromosoma de cada tipus Gen dominant/recessiu: gen que deixa o no deixa que s'expressi la informació de l'altre gen Al·lel: cadascun dels diferents gens que poden ocupar un mateix locus. En els éssers diploides hi ha dos gens que són al·lels entre si. La teoria un gen-un enzim stableix un paral·lelisme entre els gens i els enzims.
Aquesta teoria proposa que si s'altera la seqüència de nucleòtids d'un gen, falta un enzim i, en conseqüència, com els enzims controlen les substàncies i les substàncies les característiques dels organismes, apareixen malalties genètiques derivades de la manca o de l'acumulació de determinades substàncies. Més endavant es va revisar la teoria no totes les proteïnes són enzims i hi ha proteïnes que són l'assemblatge de més d'un polipèptid, per tant: 22 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Un gen - un polipèptid 5. L'expressió del missatge genètic Retrotranscripció o transcripció inversa: capacitat d'alguns virus de produir DNA a partir de seu RNA. 6.
Transcripció És el procés que permet obtenir una seqüència d'RNA a partir de la informació d'una seqüència de DNA (RNAm, RNAr, RNAt...). Enzim responsable: RNA-polimerasa Necessita: Cadena de DNA que actuï com a motlle. Ribonucleòtids trifosfat (ATP,CTP,GTP,UTP). En cèl·lules eucariotes hi ha 3 tipus de RNA polimerasa, en procariotes només un tipus. 6.1. Propietats de la transcripció és selectiva: Només se sintetitza RNA a partir de determinades regions de DNA (gens). és monocatenària: Només es transcriu una de les cadenes de DNA. és reiterativa: Una mateixa regió de DNA pot ser transcrita simultàniament per diferents RNA polimerases, amb la qual cosa s'obtenen múltiples còpies.
Tant per la iniciació com la terminació de la transcripció calen unes seqüències consens que reconeixerà la RNA-polimerasa. 23 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat En procariotes Té lloc en el citoplasma. Etapes: INICIACIÓ ELONGACIÓ FINALITZACIÓ MADURACIÓ 1. INICIACIÓ: PROMOTOR: seqüència de nucleòtids que indica el punt d'inici de la transcripció (no es transcriu) seqüències de consens on s'associa la RNA-pol El promotor decideix quina seqüència s'ha de transcriure filament patró. 2. ELONGACIÓ: La RNA-polimerasa sintetitza el RNA complementari a la cadena de DNA motlle (unes 40 nucleòtids per segon) L'RNA és sintetitzat en direcció 5' 3'. 3' ...ATGCCTGA... 5' PATRÓ 5' ...UACGGACU...
3' RNA A mesura que l'RNA es va sintetitzant es va separant del seu motlle de DNA i la doble hèlix es torna a enrotllar. 3. FINALITZACIÓ: TERMINADOR: seqüència consens del DNA motlle que indica la finalització La RNA-polimerasa se separa, s'allibera l'RNA i el DNA torna a formar la doble hèlix. 24 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 4. MADURACIÓ: El producte immediat de la transcripció s'anomena transcrit primari Si se sintetitza un mRNA no hi ha maduració Si se sintetitza un tRNA o rRNA, sí semblant a eucariotes En eucariotes Diferències importants: Té lloc al nucli Té 3 tipus RNA-polimerasa segons el tipus d'RNA que s'ha de sintetitzar.
Els gens estan fragmentats: En el RNAm cal un procés de maduració on s'eliminin els introns (fragment que no codifica per aquella proteïna) i s'uneixin els exons. Recordar que hi ha histones. Etapes: INICIACIÓ ELONGACIÓ FINALITZACIÓ MADURACIÓ 1. INICIACIÓ: Complex d'iniciació de la transcripció Regió promotora on es fixa la RNA-polimerasa II que consta de dues seqüències de consens: CAAT i TATA a diferents distàncies del punt d'inici del gen a transcriure. Perquè la RNA-pol es pugui fixar a aquestes seqüències concens primer s'hi s'han de fixar unes proteïnes anomenades: factors de transcripció 25 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 2.
ELONGACIÓ: Procés de síntesi continua en direcció 5' 3' (la polimerasa es desplaça pel filament patró en direcció 3' 5', sintetitzant el RNA en direcció 5' 3'). Quan s'han unit uns 30 nucleòtids a l'extrem 5' del nou RNA s'afegeix una caputxa (metilguanosinatrifosfat invertida o m7 Gppp)) 3. FINALITZACIÓ: La transcripció finalitza quan la RNA-polimerasa arriba a la seqüència concens TTATTT en el DNA motlle. L'enzim poli-A-polimerasa afegeix a l'extrem final 3' del RNA un segment d'uns 200 ribonucleòtids d'adenina (cua de poli-A). La RNA-polimerasa se separa, s'allibera el transcrit primari o preRNA i el DNA torna a formar la doble hèlix. 26 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 4.
MADURACIÓ: La ribonucleoproteïna petita nuclear (RNPpn) elimina els INTRONS. Les RNA-lligases uneixen els EXONS. Què li succeeix al transcrit? 27 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat La maduració permet formar una gran diversitat de proteïnes a partir d'un mateix ADN original (per exemple en la formació d'anticossos). 7. La traducció Síntesi de proteïnes a partir dels mRNA. Té lloc en els ribosomes. Els tRNA transporten aminoàcids específics del citoplasma cap als ribosomes. 7.1.
El codi genètic Estableix la relació entre els triplets de nucleòtids del RNAm i la seqüència d'aminoàcids Característiques: Degenerat Més d'un triplet per cada aa CAU CAC Histidina Universal Igual a TOTS els éssers vius (amb alguna excepció) demostra el parentesc evolutiu No presenta imperfeccions Cada codó – un aa, sense encavalcaments, ni espais, de manera contínua i lineal 7.2.
Activació dels aminoàcids: Els aminoàcids en presència de l'enzim aminoacil-RNAt sintetasa i ATP és capaç d'associar-se amb un RNAt i fomar un aminoacil-RNAt (aminoacil-RNAt = RNAt + aa) Hi haurà 20 aminoacil-RNAt diferents (un per aa) i per tant 20 aminoacil-RNAt sintetases 28 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat 7.3. Etapes de la traducció: INICIACIÓ ELONGACIÓ FINALITZACIÓ Recordem El ribosoma presenta tres centres d'unió: Centre peptidil o centre P: on se situa el primer aminoacil-tRNA, i posteriorment serà on hi haurà el tRNA amb la cadena polipeptídica en formació. Centre acceptor o centre A: on se situa el segon aminoacil-tRNA que aportarà el següent aminoàcid a la cadena.
Centre de sortida o centre E: on se situa el tRNA sense l'aminoàcid, quan ja s'ha de separar del mRNA. Iniciació El mRNA s'uneix a la subunitat petita del ribosoma per una regió líder (procariotes) o caputxa Gppp (eucariotes). Aquesta seqüència és reconeguda però no traduïda. El codó d'inici sempre és AUG, que correspon a una metionina. El primer tRNA (amb Metionina) arriba al centre P, i forma ponts d'hidrogen entre el seu anticodó i el codó del mRNA. A continuació s'uneix la subunitat gran del ribosoma i es forma el complex ribosomal. 29 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Elongació Arriba el segon aminoacil-tRNA que se situa en el centre A.
La Metionina del primer tRNA s'uneix a l'aminoàcid del segon tRNA mitjançant un enllaç peptídic catalitzat per l'enzim peptidiltransferasa. En aquest moment es produeix la translocació ribosomal: el primer tRNA sense la Met passa al centre E i surt del ribosoma. El segon tRNA passa al centre P i entrarà un tercer tRNA al centre A. El procés continua per cada codó. Li cal energia aportat per un GTP i unes proteïnes anomenades factors d'elongació Finalització El final de la síntesi està determinat pels anomenats triplets sense sentit o Codó stop: UAA, UAG, UGA. No hi ha cap tRNA l'anticodó del qual en sigui complementari.
Aquests codons són reconeguts per uns factors proteics d'alliberació (FR) que se situen al centre A. Llavors s'allibera la proteïna, les subunitats del ribosoma se separen i el mRNA queda lliure. Finalització El final de la síntesi està determinat pels anomenats triplets sense sentit o Codó stop: UAA, UAG, UGA. No hi ha cap tRNA l'anticodó del qual en sigui complementari. Aquests codons són reconeguts per uns factors proteics d'alliberació (FR) que se situen al centre A. Llavors s'allibera la proteïna, les subunitats del ribosoma se separen i el mRNA queda lliure.
A mesura que la cadena polipeptídica es va sintetitzant va adoptant l'estructura secundària i terciària (ponts d'hidrogen, enllaços disulfur...) Alguns enzims ja seran funcionals després de sintetitzar-se Altres proteïnes que necessiten de la unió de diferents polipèptids (estructura quaternària) i/o altres modificacions posttraduccionals les aniran obtenint amb la maduració al Reticle i al Golgi. Diferències en la duplicació i l'expressió gènica entre procariotes i eucariotes 30 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat PROCARIOTES EUCARIOTES No nucleosomes, per tant no cal desenrotllar-lo. Cal desenrotllar el DNA 1 sola bombolla de replicació.
Fragments d'Okazaki 1,000 a 2,000 nucleòtids. Molts bombolles de replicació. Fragments d'Okazaki 100 a 200 nucleòtids. Gens contínus Gens amb introns intercalats Transcripció al citosol transcripció en el nucli, maduració i traducció al citoplasma. Un sol tipus d'RNA-polimerasa. 3 RNA polimerases (segons RNAm, RNAt o RNAr) RNAm no maduració. RNAm cal maduració (caputxa, eliminació d'introns i cua poli-A) Inici de la traducció abans que acabi de sintetitzar-se l'RNAm. (simultànies) l'RNAm ha de sortir del nucli fins al citosol per ser traduït.
Els ribosomes reconeixen la regió líder que es complementa amb el RNAr Els ribosomes reconeixen l'RNAm gràcies a la caputxa Gppp ARNm policistrònic: porta informació per sintetitzar diferents tipus de proteïnes. ARNm monocistrònic: porta informació per sintetitzar només un tipus de proteïna El primer aa de la cadena és formilmetionina El primer aa és la metionina 8.
La regulació de l'expressió gènica Les cèl·lules no estan constantment sintetitzant proteïnes, si no es produiria un caos metabòlic cal un sistema de regulació Regulant la quantitat de RNAm ja regulem la quantitat de proteïna En bacteris: a través de substrats Control negatiu operó 31 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Control positiu AMP cíclic (AMPc) Eucariotes: a través d'hormones 8.1. L'operó A partir dels descobriments del 1947 (J.
Monod) que la glucosa controlava la síntesi dels RNAm dels enzims relacionats amb el metabolisme de la lactosa S'estableix el model "Operó": Model (1961) que explica com es controla la biosíntesi proteica Es postulen dos tipus de gens: Els gens estructurals: codifiquen les proteïnes estructurals i enzimàtiques Els gens reguladors: codifiquen les proteïnes amb capacitat de controlar la síntesi dels gens estructurals Proteïnes repressores Operó lac En l'operó lac d'E. Coli hi ha 1 gen regulador (lacI) i 3 estructurals (lacZ, lacY i lacA).
El gen regulador sintetitza una proteïna repressora Els gens estructurals sintetitzen pels tres enzims necessaris per metabolitzar la lactosa (obtenir glucosa + galactosa) Al costat del primer gen estructural hi ha: zona promotora: on es fixa l'ARN-polimerasa zona operadora: on es fixa el repressor Com funciona?
En absència de lactosa el repressor s'unirà a la regió operadora i es bloquejarà la transcripció dels tres gens estructurals En presència de lactosa (molècula inductora) la lactosa s'unirà al repressor provocant una alteració de l'estructura i fent que no es pugui unir a l'operador es transcriuran els gens 32 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat a) INDUCCIÓ ENZIMÀTICA: Exemple Operó Lac La presència de lactosa INDUEIX la síntesi dels diferents enzims. b) REPRESSIÓ ENZIMÀTICA (o repressió per producte final) La presència del producte final (COREPRESOR) inhibeix la síntesi dels enzims. És el cas de l'operó HIS (síntesi d'histidina) o l'operó Trp (síntesi de triptòfan). 8.2.
AMP cíclic: Molècula que es forma a partir d'ATP i l'enzim adenilciclasa ( a la cara interna de la membrana plasmàtica) 33 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat L'adenilciclasa es troba sota la membrana plasmàtica Per ser funcional l'AMPc necessita l'acció de la proteïna activadora del catabòlit (CAP). El CAP-AMPc té molta afinitat per una zona que del promotor. Sense ella la RNApolimerasa no pot actuar Exemple: Metabolisme de la lactosa: en presència de glucosa disminueix CAP-AMPc (perquè s'utilitza l'ATP per transformar la glucosa en glucosa-6-fosfat en entrar a la cèl·lula (inici glicòlisi) RNA polimerasa no actua transcrivint els gens del metabolisme de la lactosa.
El primer pas de la Glicòlisi (conjunt de reaccions químiques que permeten degradar la glucosa), és unir un fosfat a la glucosa per tal que es formi Glucosa-6P, a partir d'un ATP que passa a ADP. Aleshores aquest ATP no se cicla a AMPc. 34 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat (*) La lactosa s'uneix al repressor inactivant-lo. (*) Sense lactosa el repressor està actiu inhibint l'acció de l'ARN polimerasa. 8.3. Control de l'expressió gènica en eucariotes: Hi ha control transcripcional i posttranscripcional Transcripcional En funció del tipus de cèl·lula té regions del DNA més o menys condensat compactació cromatina bloqueja la transcripció.
Metilació el DNA amb grups metil no es poden transcriure. Desacetilació de les histones augmenta la compactació de la cromatina. A través dels factors de transcripció que s'uneixen en els promotors. A través de proteïnes activadores que s'uneixen a unes seqüències potenciadores que acceleren la transcripció. Regulació hormonal: hormones lipídiques i proteiques Provoca respostes similars a la dels substrats en els bacteris. 35 Resum de biologia 1r trimestre 2n batxillerat Hormones lipídiques: Travessen fàcilment la membrana plasmàtica. Al citoplasma s'uneixen a proteïnes receptores complexos Hormona-Receptor(H-R).
Al nucli es fixen sobre seqüències de DNA i indueixen la transcripció facilitant la descondensació de zones de DNA. Ex. Hormones anabolitzants faciliten la síntesi de proteïnes musculars. Hormones proteiques: No poden travessar directament la membrana citoplasmàtica. Cal que s'uneixin a proteïnes específiques (receptors) de membrana i formar el complex H-R . Això fa que l'ATP AMPc (2n missatger), que es dirigeix al nucli i regula la transcripció. Posttranscripcional Splicing alternatiu processament alternatiu del transcrit primari d'RNAm. Control de la traducció del RNAm a partir de microRNA que s'hi enganxen (cadenes complementàries) i fa que s'elimini el RNAm o n'impedeix la traducció. 36