Replicació de l'ADN i Biosíntesi de Proteïnes

I 48 flashcards i 32 preguntes més al document.

Text del document

TEMA 7: LA REPLICAIÓ DE L'ADN I LA BIOSÍNTESI DE PROTEÏNES RECORDATORI CONCEPTES BÀSICS GENÈTICA Un nucleòtid és la unitat bàsica de l'ADN i l'ARN, i serveix per construir el material genètic i impulsar processos cel·lulars com l'energia i la senyalització. Cada nucleòtid està fet de tres parts: 1. Grup fosfat – Permet que els nucleòtids s'uneixin entre ells i formin la cadena. 2. Sucre – Pot ser desoxiribosa (ADN) o ribosa (ARN). – La ribosa té un OH extra al carboni 2'. 3. Base nitrogenada – Pot ser A, G, C, T o U. – Timina només a l'ADN. – Uracil només a l'ARN. 4. – Al carboni 1' s'uneix la base nitrogenada. – Al carboni 5' s'uneix el grup fosfat.

– Al carboni 3' hi ha un grup OH, i aquest OH és el que permet unir un nucleòtid amb el següent. ADN ARN BASES NITRO A G C T A G C U PENTOSA Desoxiribosa Ribosa ESTRUCTURA Doble hèlix Cadena simple FUNCIONS Emmagatzemar info genètica de les cèl·lules - Arn m: transportar el missatge per donar lloc a proteïnes - Arn t: transportar els aa en la traducció - Arn r: constitueix els ribosomes - Arn n: es troba al nuclèol Localització Nucli (eucariotes) Citoplasma (procariotes) Es creen al nucli i surten al citoplasma LA REPLICACIÓ DE L'ADN EN PROCARIOTES La informació genètica es troba continguda en les molècules d'ADN. Aquest s'ha d'auto replicar, transmetre's a la descendència i expressar-se.

L'ADN es replica de manera semi conservativa, es a dir que conserva una de les cadenes velles. La doble hèlix d'ADN està formada per dues cadenes complementàries (A-T i G-C). Es trenquen els ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades complementàries per tal de poder copiar cada una de les cadenes. S'obté dues noves hèlix idèntiques a la inicial composta per una cadena original i una cadena de nova síntesi. ENZIMS I PROTEÏNES DE LA REPLICACIÓ ADN-polimerasa sintetitza la nova cadena a partir dels primers afegint nucleòtids en direcció 5' 3'. Els nucleòtids arriben en forma de nucleòtid trifosfat (dATP, dGTP, dCTP, dTTP).

El trencament de l'enllaç fosfat proporciona energia per unir-se amb l'altre nucleòtid. Els nucleòtids s'uneixen a través d'enllaços fosfodièsters entre l'OH del carboni 3 de la pentosa i el grup fosfat del nucleòtid següent. Els enllaços que uneixen les dues cadenes a través de les bases nitrogenades són del tipus pont d'hidrogen. Se'n formen 3 entre C i G i 2 entre A i T. Primasa col·loca nucleòtids de ARN i depèn del ADN. Sintetitza primers. Pot sintetitzar sense tenir extrems lliures a diferencia del l'ADN polimerasa. Només poden treballar aprop de l'origen de replicació L'ADN polimerasa només pot afegir nucleòtids si ja existeix un extrem 3' lliure. No pot començar de zero.

Per això serveix l'encebador/primer: És un tros petit d'ARN, on la polimerasa s'hi enganxa i, comença a allargar la cadena d'ADN nova. La forqueta de replicació és just el punt on l'ADN s'obra per copiar-se. Es forma al trencar els enllaços de Ponts d'hidrogen de les cadenes velles. Cada bombolla te dues forquetes. Les proteïnes SSB s'uneixen a les cadenes simples i les mantenen estables L'helicasa és la que trenca els ponts d'hidrogen i per tan separa les cadenes L'obertura de les dues cadenes d'ADN genera tensions en aquest, les topoisomerases s'encarreguen de eliminar aquestes tensions L'ADN-ligasa és l'enzim que s'encarrega d'unir els fragments de nova síntesi entre ells.

Hi ha 3 fases: Inici: s'obre la bombolla de replicació en l'origen de replicació (seqüència d'ADN concreta reconeguda pels enzims) Elongació: es dona sempre a partir de l'origen de replicació. En direcció a cada forqueta les dues cadenes es sintetitzaran de forma diferent. Una l'anomenem líder i l'altra retardada. o Cadena líder: es sintetitza un primer d'ARN al costat de l'origen de replicació. A partir d'aquest, l'ADN polimerasa afegeix nucleòtids sense parar fins a arribar a la forqueta. Una vegada sintetitzat aquest tros de cadena, l'ADN polimerasa I substitueix l'ARN dels primers per ADN.

o Cadena retardada: com que l'ADN polimerasa no pot sintetitzar en sentit 3' 5 ni gaire allunyada de l'origen de replicació, necessita anar treballant per trossos. La primesa estableix un primer aprop de l'origen i la DNA polimerasa afegeix nucleòtids fins arribar a l'origen altra vegada, creant un fragment d'Okazaki. Aquest procés es repeteix successivament, creant una cadena a partir de fragments d'Okazaki. La DNA polimerasa substitueix els encebadors per ADN i la ligasa uneix els fragments d'Okazaki, formant una cadena contínua. Venen les dues cadenes enllaçades, llavors s'obre, llavors el punt aquest, just on s'ha obert, que és l'origen de replicació, s'hi afegeix un primer.

Llavors, en la cadena líder, a mesura que l'helicasa va avançant, es van afegint més nucleòtids, però el primer està en l'origen de replicació i es queda allà. S'afegeixen nucleòtids fins a l'altre forqueta En canvi, en la cadena retardada, també s'afegeix un primer al principi, o sigui, en l'origen de replicació, però a mesura que l'helicasa va avançant, s'han d'afegir mes primers perquè, l'ADN polimerasa només actua en el sentit 5'-3'. Llavors, entre primer i primer, posa nucleòtids i llavors l'ADN polimerasa I substituirà aquests primers amb nucleotids i, així s'anirà fent successivament fins arribar a l'altre forqueta. I aquests trossets entre primer i primer són els fragments d'Okazaki.

Finalització: com que l'ADN és circular, una vegada acabada l'elongació es requereix de l'acció de topoisomerases per tallar els anells entrellaçats i aconseguir dues molècules d'ADN circular independents. Les ligases intervenen? NO *Reparació d'errors: l'ADN polimerasa incorpora 1 error cada 100.000 bases col·locades. Malgrat això, ella mateixa és capaç de detectar-ho i utilitzar l'activitat exonucleasa per retirar-la i continuar amb la síntesi. D'aquesta manera s'aconsegueix reduir els errors a 1 de cada mil milions. Això es duu a terme amb l'elongació. En cas de no reparar-se es quan hi ha una mutació.

LA REPLICACIÓ D'ADN EN EUCARIOTES Eucariotes Procariotes Es produeix al nucli Es produeix al citoplasma Varis orígens de replicació a l'hora Un origen de replicació cada vegada ADN polimerases complexos ADN polimerases menys complexes Fragments d'okazaki curts Fragments d'okazaki llargs Succeeix durant la fase S També es produeix durant la fase S però el cicle es diferent ADN associat a histones Les histones no estan involucrades EXERCICIS 18. a. fals: A-T / G-C b. fals ja que també pot ser 5'-3' c. fals només pot començar si hi ha un extrem lliure d. fals perquè no sola ADN polimerasa incorpora molts nucleòtids no només un 19. a. Primer b. cadena líder c. adn polimerasa III d. ssb e.

helicasa f. primasa g. fragments d'okazaki h. adn polimerasa I j. adn lligassa i. cadena líder 20. Enzims o proteïnes Funció Topoisomerasa S'encarreguen d'eliminar les tensions que es creen quan s'obren les dues cadenes Helicasa Trenca els ponts d'hidrogen i per tant separa les cadenes Proteïnes SSB S'uneixen a les cadenes simples i les mantenen estables ADN polimerasa III És l'enzim que afegeix nucleòtids a la cadena per formar una nova Primasa Uneix els fragments d'okazaki. ADN polimerasa I Retira els primers i hi col·loca bases d' ADN Ligasa Enzim que s'encarrega d'unir els fragments de nova síntesi entre ells a. En la replicació intervenen totes b. Intervenen en totes les cèl·lules 21.

els fragments d'Okazaki són trams curts d'ADN que apareixen a la cadena retardada. Es sintetitzen afegint nucleòtids en petits blocs, cada cop a partir d'un primer. Al final, s'uneixen i formen una cadena contínua d'ADN nova. LA TRANSCRIPCIÓ Hi ha gens que no donen lloc a enzims i ADN que no es transcriu. El dogma central de la biologia molecular deia que tot l'ADN eren gens, que tot es transcrivia i donava lloc a proteïnes i enzims, s'ha demostrat que no és cert ja que hi ha gens que es quedaran a ARN i ja tindran funcions pròpies. La transcripció és el procés on es passa de ADN a ARNm (transporta informació genètica) que es convertirà en una proteïna.

Cada cèl·lula transcriurà només els gens necessaris pel seu funcionament. En procariotes al citoplasma. En eucariotes, només es transcriu aquell que és codificant (que dona lloc a proteïnes). Te lloc al nucli. FASES DE LA TRANSCRIPCIÓ EN PROCARIOTES: Iniciació: l'ARN polimerasa s'uneix al promotor amb l'ajuda del factor sigma. El promotor és una secció de l'ADN que indica a l'ARN polimerasa on començar a transcriure. El promotor no es transcriu, a diferència del primer. On es troba? AL COSTAT D'UN GEN El factor sigma és una proteïna que ajuda l'ARN polimerasa a reconèixer i unir- se al promotor.

Les cadenes se separen i l'ARN polimerasa comença a sintetitzar ARN a partir de la cadena motlle d'ADN. Aquesta no serà sempre la mateixa, dependrà dels gens. Elongació: l'ARN polimerasa no necessita primer, de manera que una vegada unida a l'ADN comença a sintetitzar ARN complementari en direcció 5' 3'. (A- U i C-G). i no pot haver direcció 3'-5'? NO PQ NOMÉS ES LLEGEIX UNA CADENA no necesita primer pero si que necesita promotor no? EXACTE Quan el transcrit d'ARNm té certa longitud, el factor sigma se separa i els ribosomes comencen la traducció, fent que els dos processos es donin de manera simultània al citoplasma.

Finalització: la finalització de la síntesi d'ARN es dona gràcies a una seqüència concreta en l'ADN anomenada terminador, aquesta no porta informació. Aquesta indica que el gen ja s'ha transcrit tot i crea una estructura que provoca la separació de l'ARN-polimerasa de l'ADN motlle i la separació del transcrit d'ARN. TRANSCRIPCIÓ EN EUCARIOTES Procariotes Eucariotes Tenen una sola RNA polimerasa. Tenen diverses RNA polimerases; la RNA polimerasa II transcriu els gens codificants. La transcripció passa al citoplasma. La transcripció passa al nucli. Regulació senzilla Regulació molt més complexa Transcripció i traducció simultànies.

No són simultànies: la traducció només comença quan l'ARNm surt al citoplasma. L'ARNm sense maduració. L'ARNm necessita maduració: caperutxa 5', cua poli-A i splicing. Iniciació: els gens eucariotes tenen diferents tipus de promotors. La caixa TATA, és una seqüència d'ADN amb T i A molt habitual en els promotors. També tenen potenciadors (enhancers), que són seqüències d'ADN, que s'apropen al promotor i faciliten la unió de la ARN polimerasa al promotor. Els factors de transcripció són unes proteïnes que s'uneixen al promotor per tal de facilitar la unió amb l'ARN polimerasa. Elongació: similar a la de les procariotes amb algunes diferències: 1. La transcripció té lloc al nucli 2.

No és simultània amb la traducció Formació del pre-ARNm. A mesura que el pre-ARNm surt de l'ARN polimerasa, se li afegeix una caputxa de guanina (molècula) a l'extrem 5' per protegir el transcrit. En acabar, s'afegeix una cua de poli A a l'extrem 3' per protegir el transcrit també. Cua de poli A: seqüència llarga d'adenines que reforça l'estabilitat del missatge i li permet durar el temps necessari per ser traduït La seqüència terminadora: un tros concret d'ADN que indica a l'ARN polimerasa que ha d'aturar-se i acabar de fabricar el pre-ARNm. Quan l'enzim llegeix aquesta seqüència, sap que el gen s'ha acabat i s'allibera de l'ADN, deixant el transcrit complet.

Maduració o splicing: dins d'un gen hi ha exons (regions que codifiquen per aminoàcids) i introns (regions que no codifiquen per res). En la transcripció es transcriuen els dos tipus de seqüències, i una vegada acabat el transcrit, els introns s'eliminen i els exons s'empalmen formant l'ARNm madur. Aquest procés s'anomena splicing i és dut a terme per complexos enzimàtics proteics i d'ARN (espliceosomes). És important perquè permet descartar els introns. Aporta regulación als gens d'una cèl·lula. En cas de que no s'eliminessin els introns el ribosoma llegiria parts d'ARN que no toquen, i això faria que la proteïna sortís incorrecta o inútil o no es formes ÉS TOT UNA SEQUENCIA?

SI Splicing alternatiu permet crear proteines lleugerament diferents. EXERCICIS 24. un RNA codificador és aquell que dona lloc a proteïnes. 26. es tracta de la transcripció d'ADN a ARN. 27. la finalització de la síntesi d'ARN es dona gràcies a una seqüència concreta en l'ADN anomenada terminador, aquesta no porta informació. Aquesta indica el final del gen ja que en ser transcrita crea una estructura que provoca la separació de l'RNA-polimerasa amb l'ADN motlle i el transcrit d'RNA. 28. Procariotes Eucariotes Tenen una sola RNA polimerasa. Tenen diverses RNA polimerases; la RNA polimerasa II transcriu els gens codificants. La transcripció passa al citoplasma. La transcripció passa al nucli.

Regulació senzilla Regulació molt més complexa Transcripció i traducció simultànies. No són simultànies: la traducció només comença quan l'ARNm surt al citoplasma. L'ARNm sense maduració. L'ARNm necessita maduració: caperutxa 5', cua poli-A i splicing. CODI GENÈTIC El codi genètic és la correspondència entre codons i aminoàcids. Te diferents propietats: És universal Es degenerat això significa que un codó codifica per un sol aminoàcid però que varis codons codifiquen pel mateix aminoàcids. (Ex: el codó ACU únicament codifica per la THR, però la THR també es codificada pels codons ACC, ACA i ACG.) El triplet AUG marca l'inici de la traducció. Codifica per l'aminoàcid metionina.

LES LLETRES SON DE L'ARNm Els codons de stop no porten informació sinó que indiquen que s'ha acabat la proteïna. L'anticodó és la part de l'ARNt que "llegeix" el missatge de l'ARNm. Ho fa per complementarietat: cada anticodó (3 bases) reconeix el seu codó corresponent a l'ARNm. Codó a l'ARNm: AUG Anticodó a l'ARNt: UAC Començem amb N-terminal ------- i acabem en ----C-terminal Quan s'arriba a un codó stop (UAA, UAG, UGA) es para la traducció TRADUCCIÓ La traducció és el procés que consisteix en la lectura del missatge genètic d'RNA i la seva expressió en proteïnes. Hi intervenen: mRNA transporta el missatge genètic. Aminoàcids, enzims, i factors permeten el procés.

La molècula GTP aporta l'energia necessària. RNA de transferència (tRNA) estructura d'RNA que conté unit un aminoàcid i l'anticodó que el codifica. Ribosomes orgànuls formats per dues subunitats (gran i petita) on té lloc la traducció. Contenen RNA ribosòmic (rRNA) que catalitza la unió dels aminoàcids aportats pel tRNA a la cadena peptídica. TRADUCCIÓ EN PROCARIOTES En cèl·lules procariotes, la transcripció i la traducció tenen lloc al citoplasma i de manera simultània, per això és habitual l'associació de varis ribosomes a un mateix mRNA. Aquestes estructures s'anomenen poliribosomes. Abans de començar la traducció, els tRNA s'han d'unir al seu aminoàcid corresponent.

Aquest procés s'anomena formació de l'aminoacil tRNA i consumeix ATP. Iniciació: la unitat petita del ribosoma reconeix el codó AUG del mRNA i s'hi uneix. A aquest s'hi uneix per complementarietat el tRNA amb l'anticodó UAC, que porta l'aa metionina. Finalment s'acobla la subunitat gran del ribosoma, constituint el complex d'iniciació de la traducció. Elongació de la cadena peptídica: el centre A del ribosoma rep un altre tRNA i es forma un enllaç peptídic amb la metionina inicial i l'aminoàcid nouvingut. El ribosoma es desplaça sobre l'mRNA en sentit 5' 3', de manera que el primer tRNA passa al centre E i és expulsat.

El segon tRNA i el dipèptid format es desplacen fins al centre P, i l'A queda lliure pel següent aminoacil-tRNA. Finalització: quan s'arriba a un codó STOP, aquests uneixen els factors de terminació. L'acoblament d'aquestes proteïnes provoca la separació de les dues subunitats ribosomals i el mRNA. La cadena polipeptídica queda lliure i en plegar-se començarà a ser funcional. TRADUCCIÓ EN EUCARIOTES La traducció és similar a la de procariotes, però té algunes diferències: Tot i que la traducció en eucariotes també té lloc al citoplasma i als ribosomes, aquest procés és independent a la transcripció, no és simultani, a diferència dels procariotes.

L'ADN eucariòtic és monocistrònic, és a dir, un mRNA dona lloc a una sola proteïna. En canvi, els gens procariotes són policistrònics, en un sol transcrit de mRNA es generen varies proteïnes. Tenen més regulacio perque cada gen es transcriu i es tradueix un per un. REGULACIÓ Malgrat que totes les cèl·lules d'un organisme tinguin el mateix ADN, no expressen els mateixos gens. Gens constitutius: s'expressen contínuament. Són indispensables per la supervivència de la cèl·lula. Gens adaptatius: només s'expressen en determinats tipus cel·lulars o en moments concrets. Gens relacionats amb l'apoptosi.

La regulació de l'expressió de gens és clau per la selecció natural L'expressió gènica en procariotes es regula a través dels operons. Un operó és un grup de gens relacionats a nivell de funció que regulen conjuntament. Té les següents parts: Gen regulador (R) dona lloc a la proteïna repressora. Quan està activa s'uneix a l'operador i impedeix la transcripció dels gens codificants. Promotor lloc d'unió de la RNA polimerasa. Operador lloc d'unió del repressor. Gens codificants conjunt de gens regulats per un determinat operó. Hi ha 2 tipus operons: Operó induïble Va "apagat" per defecte. Només s'activa quan apareix un inductors (normalment el substrat que cal metabolitzar).

– La proteïna repressora està unida a l'operador i bloqueja la transcripció. – L'inductor s'uneix al repressor, el desactiva, i la RNA pol pot passar. – Exemple clàssic: operó lac (s'activa quan hi ha lactosa). En el cas de la lactosa, amb absència d'aquesta no es produeixen gens. En canvi en presencia de lactosa si que es produeixen gens Operó reprimible Esta activat per si sol. Només s'apaga quan hi ha prou producte final. – El repressor sol és inactiu i no bloqueja res. – Quan hi ha molt del producte final, aquest s'uneix al repressor i l'activa. – El repressor activat s'enganxa a l'operador i atura la transcripció. – Exemple clàssic: operó trp (s'apaga quan hi ha triptòfan de sobres).

En el cas del triptòfan, quan hi ha triptòfan no es creen gens, en canvi quan NO hi ha triptòfan si que es produeixen.