Quin és el material hereditari?

Transcripción

1 Quin és el material hereditari? Griffith hi ha un principi transformant Avery, Macleod i Mccarty (1944) repeteixen l experiment el ppi transformant és l ADN Experiment Hersey i Chase No convenç Hersey i Chase (1952) el ppi transformant és l ADN

2 Experiment de Griffith CONCLUSIÓ: Alguna cosa de les soques llises mortes havia transformat els bacteris rugosos en cèl.lules de tipus llis (virulentes)

3 Experiment d Avery CONCLUSIÓ: el principi transformant de Griffith és l ADN

4 Replicació Duplicació del DNA (Durant a fase S del cicle cel.lular)

5 En un principi es plantejaren 3 hipotesis per a la replicació del DNA:

6 Comprobació Gràcies als experiments de Messelson y Stahl (1958) es va descobrir que la correcta era la hipotesi semiconservativa

7

8

9 La doble hèlix s obri per a que es puga fer la replicació Les dues hèlix filles es contrueixen a partir de cadascuna de les dos cadenes de l hèlix parental que servirà de motlle La DNA polimerasa va afegint a l extrem 3 els nucleòtids complementaris a l altra cadena en forma de nucleòtids trifosfat els quals alliberen el pirofosfat i això subministra l E per a enllaçar el nt a la cadena

10

11

12

13 Semidiscontinua

14 Bidireccional

15

16 1. INICI Replicació en procariotes Els enzims helicases s uneixen a un punt de la molècula de DNA anomenat origen de replicació (OriC en E.Coli) ric en A-T es desenrotlla i s obri bombolla de replicació Unes proteïnes anomenades SSB, estabilitzen aquesta obertura unint-se al DNA monocatenari i impedint que les dues cadenes es tornen a ajuntar Les topoisomerases i girases alleugen la tensió produïda pel desenrotllament de les cadenes parentals que produeix un superenrotllament a l extrem enrotllat

17 Per a que la DNA polimerasa III puga sintetitzar la cadena necessita un tros (encebador o primer d uns 10 pb) de RNA, aquest es sintetitzat per la primasa (complex primosoma) en sentit 5 3 A la cadena continua açò no origina cap problema però a la cadena retardada sí Com es resol? En contacte amb el primosoma la cadena retardada experimenta un gir (bucle) que produeix un canvi d orientació de manera que la primasa la troba en sentit 3 5 i li permet sintetitzar el encebador de 5 3 A la cadena avançada la primasa actuarà una volta però a la cadena retardada actuarà cada vegada que s inicie la sintesi d un fragment d Okazaki

18 2. ELONGACIÓ L encebador té lliure l extrem 3, ahí la DNA polimerasa III afegirà els nucleòtids complementaris a la cadena motlle La cadena avançada es sintetitzada de manera contínua PERÒ la retardada es sintetitzarà de forma discontinua amb la successiva acció del primosoma fent encebadors i la creant bucles per a que la DNApolIII puga fer la síntesi en sentit 5 3 Arribarà un moment en que la DNApol es trobarà davant seu el encebador del fragment anterior i aleshores es soltarà el bucle i es tornarà a sintetitzar una nou fragment d Okazaki

19

20 La DNApolimerasa I gràcies a la seua activitat exonucleasa 5 3 elimina els frgaments de RNA i els substitueix per DNA Per últim la ligasa unirà covalentment els diferents fragments 3. ACABAMENT Els dos extrems de la forqueta de replicació conflueixen en un punt diametralment oposat a l origen (terc) i la nova molècula es separa nu.swf

21

22 Correcció d errors Sense cap correcció d errors en E.Coli: 1 error /10 6 nt Autocorrecció de les DNA-pol la DNA pol I i III abans d incorporar un nou nt miren que l anterior siga correcte, si no ho és, es canvia pel nt adequat (act exonucleasa) 1 error/ 10 8 nt Correcció posreplicativa uns EZ correctors arreglen els errors deixats per les polimerases: Detecten la cadena nova (la que les adenines de les seq GATC encara no estan metilades) troben l error Una endonucleasa talla el segment on es troba l error La DNA-pol I ompli l espai i la DNA lligasa segella la unió 1 error/ nt

23 Replicació en eucariotes (particularitats) Hi ha almenys 5 DNA polimerases diferents A la fase S (del cicle cel.lular) també es dupliquen les histones a mesura que l ADN va acabant-se de replicar s enrotlla a les histones Abans de replicar-se s ha de desempaquetar + temps Com el genoma eucariòtic és molt més llarg que en procariotes si es replica al = ritme q E.Coli (30 ) tardaria 3 setmanes Molts punts d inici (en humans uns 30000)

24

25 Els cromosomes eucariòtics són lineals i tenen als extrems (telòmers) seq repetides TTAGGGTTTGGG Quan es replica un ADN lineal els extrems 5 no poden ser replicats (quan s elimina el primer d ARN no pot ser substituït per ADN ja que la DNA pol necessitaria un extrem 3 per a poder-lo unir)

26 Els telòmers es van acurtant en cada replicació quan s ha perdut gran part queden al descobert els extrems apegalosos dels cromosomes que es peguen a altres cromosomes impossibiliten una repartició equitativa durant la mitosi activa un mecanisme de mort cel.lular o apoptosi envelliment Quines són les cèl.lules que es multipliquen més ràpidament? CANCERÍGENES Què deuria passar en els seus telòmers? Per què no ocorre?

27 Les cèl.lules canceroses (i les cèl.lules mare) tenen una ACCIÓ TELOMERASA que les fa immortals La telomerasa té un tros d ARN que fa de motlle per a l extrem 3 de la cadena de DNA Els telòmers mai desapareixen =mycu3u1bosm

28

29

30 EXPRESSIÓ DE LA INFORMACIÓ GENÈTICA: TRANSCRIPCIO I TRADUCCIÓ Un gen s expressa quan es transcriu i es tradueix de forma que es sintetitza la proteïna codificada per eixe gen

31 Garrod 1ª proposta de relació entre els gens i els EZ Algunes malaties hereditàries humanes estaven causades pel bloqueig d una ruta metab Beadle i Tatum un gen un ez Pauling un gen una proteïna Un gen una cadena polipeptídica

32 De DNA a proteïnes Durant molts anys el dogma central de la biologia molecular era aquest: Amb el temps han aparegut modificacions:

33 Modificacions: L ARN pot tornar a codificar ADN retrotranscripció o transcripció inversa (virus) Hi ha molècules d ARN que mai van a produir proteïnes mai es van a traduir Existeixen regions immenses d ADN que no contenen informació per a cap proteïna Alguns tipus d ARN poden unir-se a regions gèniques d altres ARN desactivant els gens que es troben ahi L ADN es pot cambiar alterant químicament d aguns nt sense cambiar la seqüència i a més estes marques es poden revertir

34 Transcripció ADN ARNm

35 Transcripció en eucariotes al nucli Consisteix en sintetitzar un ARN anomenat ARN missatger (RNAm) usant com a motle una cadena de ADN (També es transcriu ARNt i ARNr) En eucariotes hi ha 3 tipus de RNA-pol: RNA-pol I transcriu RNAr RNA-pol II transcriu RNAm RNA-pol III transcriu RNAt i un tipus de RNAr

36 En principi, en eucariotes cada el fragment de DNA que es transcriu a un RNAm és el que es coneix com GEN i portarà la informació per a codificar una proteïna A l esquema veiem: 3 gens transcriuran 3 RNAm traduiran 3 proteïnes

37 1. Iniciació: Els factors de transcripció s uneixen al promotor seqüència de nt determinada: TATAAAA = TATA box ( 25 nt abans de l inici = -25) Ajuden la RNA-pol II a unir-se al promotor i a obrir la cadena de DNA 2. Elongació: La RNA-pol II llig la cadena DNA en direcció 3 5 i construeix la cadena d RNA en direcció 5 3 afegint els nucleòtids (en forma de ribonucleòtids trifosfat) complementaris a la cadena que està llegint (es trancriu tot, introns i exons) 30 nt /seg

38 El trencament del pirofosfat dóna energia per a formar un enllaç ester amb el ribonucleòtid anterior El DNA anirà desenrotllant-se per un costar i tornant-se a enrotllar per la part que ja s ha transcrit A mesura que es trancriu, el RNAm va soltant-se de la cadena de DNA

39 3. Terminació: Quan la RNA-pol II arriva a una seqüència de nt concreta anomenada regió terminadora TTATTTel RNAm es solta completament de la cadena de DNA. Es solen sintetitzar alguns nt més Pre-RNAm nscription.swf f

40

41 Maduració: transformació del pre-rnam en RNA madur i funcional Els extrems 5 i 3 es protegeixen per a que quan el RNA isca al citoplasma no puga ser degradat per cap enzim: Extrem 5 s afegix una guanosina metilada i també es poden metilar alguns nt més = CAP 5 Servirà com a senyal d inici per a la traducció Extrem 3 polia-polimerasa afegeixen nt d adenina = CUA POLI A omes.swf

42 S eliminen els introns (no contenen informació per a la fabricació de proteïnes) per un procés d splicing (tall i empalme) realitzat per un conjunt de protteïnes anomenat espliceosoma

43 Un gen una proteïna?? Splicing alternatiu

44 Diferències en la transcripció de procariotas respeste la d eucariotes: 1ª) Sols intervé un sol tipus de RNA-pol 2ª) En los procariotes el ARNm no té ni cap 5 ni cua polia, ni introns i per tant no requereix d un mecanisme de maduració. 3ª) Al mateix temps que el ARNm es transcriu ja se està traduint (No hi ha nucli per tant tot el procés es fa al mateix lloc, el citoplasma) 4ª) Els gens són policistrónics = un ARNm conté informació per a varies proteïnes no hi han exons tions/sp_process_gene_infor.swf

45

46 Traducció ARNm proteïnes

47 Traducció en eucariotes al citoplasma El ARNm transcrit eixirà del nucli a través del porus de la membrana nuclear fins al citoplasma on té lloc la traducció Es va a traduir (canvi d idioma) del: Llenguatge dels àcids nuclèics Bases nitrogenades Necessitem un codi: És universal * Tots els triplets tenen sentit i es lligen a l ARNm de 5 3 No hi ha solapaments Llenguatge de les proteïnes aminoàcids Està degenerat existeixen 61 codons que codifiquen 20 aa

48

49 Hipòtesi del balanceig

50 Per a la traducció es necessita: 1. L ARNm que s ha transcrit 2. Aminoacil-tARN (ARNt-aa): ARNt + aa corresponent aminoacil-trna-sintetasa (EZ específica de cada aa) 1r) Activació de l aa mitjançant el consum d un ATP 2n) L aa activat s uneix al ARNt per un enllaç ester entre el grup COOH de l aa i el grup OH de l adenina de l extrem 3 (a la part de dalt) del RNAt

51 A la part inferior, el aminoacil-tarn té 3 bases nitrogenades anomenades anticodó que hauran de ser complementàries de les 3 que es troben al ARNm anomenat codó A la part superior (extrem 3 ) porta el aa corresponent a eixe codó

52 3. Ribosoma cada ribosoma conté un complex sistema de proteïnes i d ARNr que li confereixen una estructura capaç de contenir al mateix temps el RNAm i els diferents RNAt carregats amb els seus aa corresponents La unió dels aa mitjançant un enllaç peptídic ocorre dins del ribosoma

53 1. Iniciació construcció del 1 complex d iniciació 80S: 1. Factors d iniciació uneixen la subunitat xicoteta del ribosoma 40S al aa-trna que duu l aa Met 2 2. Altres factors d iniciació fan que la subunitat 40S+aa-tRNA s unisquen a la guanosina metilada de l extrem Recorre l ARNm fins que troba el codó d inici AUG que s uneix al anticodó del RNAt

54 4. S alliberen els factors d iniciació i s uneix la subunitat gran del ribosoma 60S, on hi ha 3 llocs de fixació: 4 -A (dreta) buit -P (mig) amb l aa-trna de la Met -E (esquerra) buit

55 2. Elongació - Entra el següent aa-tarn corresponent al codó del triplet següent, que es troba al lloc A i es situa ahí (Factors d elongació) - Es separa el 1r aa del seu ARNt (lloc P) i l uneix mitjançant un enllaç peptídic al aa del aa-tarn següent (lloc A)

56 - El ribosoma avança 3 nt al llarg del ARNm (5 3 ), quedant: - A lliure On entrarà l aatarn següent Eixida - P ocupat per peptidil-trna - E ARNt ja sense el seu aa - El procés continua amb l avanç del ribosoma i la unió dels nous aa (3-5 aa/min) fins que s arriba a un codó de finalització

57 3. Terminació Al arribar a un codó de finalització no entrarà cap aa-tarn al lloc A, la cadena de aa formada (és a dir la nova proteïna) es solta per hidròlisi, al igual que les subunitats del ribosoma. L ARNm serà digerit per EZ del citoplasma es/animbio/anim/expres iondna/transmenu_s.sw f

58

59 Normalment un ARNm es recorregut silmultàniament per varios ribosomes POLIRIBOSOMES varies còpies de la mateixa proteïna alhora

60 MADURACIÓ DE LES PROTEÏNES Formació de grups disulfur i altres unions que permeten el correcte plegament de la proteïna Associació de varies cadenes polipeptídiques per a formar l estruct quaternaria Adició de grups prostètics Modificació covalent d alguns aa: metilacions, acetilacions, fosforilacions... Talls de part de la proteïna: Eliminació del aa inicial (Met) o varios aa inicials, eliminació d un pèptid intermedi...

61 Regulació de l expressió gènica Per a evitar el malbaratament d E les cèl.lules no disposen de totes les prot que estan codificades als seus gens, sinó que en cada moment es sintetitzen solament les que es necessiten i en les quantitats adequades Per a açò uns gens s activen i altres es reprimeixen

62 Regulació en procariotes 1. Operó lactosa en E.Coli: gens estructutrals + operador Proteïna repressora ACTIVA S uneix al l operador impedint que l ARN-pol puga transcriure els gens estructurals EZ per a metabolitzar la lactosa La lactosa pot unir-se a la prot represora i INACTIVAR-LA: -Si NO hi ha lactosa em farà falta transciure els gens?? -Si hi ha lactosa necessitaré transcriure els gens??

63 Si NO hi ha lactosa, la proteïna represora es manté activa, s uneix al operador i l ARN-pol NO pot transcriure els gens

64 Si hi ha lactosa necessite que es transcriguen els gens que codifiquen els EZ capaços de metabolitzar-la la lactosa (inductor) s unirà a la proteïna repressora inactivant-la l ARN-pol transcriurà els gens

65 2. Operó triptofan en E.Coli Jmi-68 Proteïna repressora INACTIVA EZ que intervenen en la ruta metabòlica que SINTETITZA el triptofan El triptofan pot unir-se a la prot represora i ACTIVAR-LA: -Si NO hi ha triptofan em farà falta transciure els gens?? -Si hi ha triptofan necessitaré transcriure els gens??

66

67

68 5 nivells de regulació: Regulació en eucariotes Control de la compactació de l ADN si l ADN no es desenrotlla de les histones no es transcriu Control de la transcripció Gens saltarins si es situen en regions reguladores d un gen poden inactivar-lo o sobreexpresar-lo Factors de trascripció hi ha factors activadors i inhibidors Control de la maduració postranscripcional splicing alternatiu Control de la traducció ARN interferent que impedeix la traducció Control després de la traducció modificacions químiques a les prot després d haver-les sintetitzat