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 ADN Sempre 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.

Procés que té lloc al nucli. Transcripció eucariota 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

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. El codi genètic.

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.

L operó 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 Jacob Jacques Monod

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 operon El 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.

L operon 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 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.