• 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

– Hersey i Chase (1952)el ppi transformant és l’ADN

Experiment Hersey i Chase

No convenç

Experiment de Griffith

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

Experiment d’Avery

• CONCLUSIÓ: el principi transformant de Griffith és l’ADN

Replicació

Duplicació del DNA

(Durant a fase S del cicle cel.lular)

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

Comprobació

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

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/meselson/intromeselson.swf

• 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

Semidiscontinua

Bidireccional

Replicació en procariotes

1. INICI

– 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

– 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

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

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/newDNArpl/newDNArpl.html

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/trombon/trombon.html

– 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

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/dnareplicacion/me

nu.swf

Correcció d’errorsSense cap correcció d’errors en E.Coli: 1 error /106 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/ 108 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/ 1010 nt

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)

• 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)

• 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?

• 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

https://www.youtube.com/watch?v

=mYCu3U1boSM

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

• 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

De DNA a proteïnes• Durant molts anys el dogma central de la

biologia molecular era aquest:

• Amb el temps han aparegut modificacions:

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

Transcripció

ADN ARNm

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

• 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

• 1. Iniciació:

– Els factors de transcripció s’uneixen al promotorseqüència 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

– 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

• 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

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/expresiondna/transmenu_s.sw

f

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/tra

nscription.swf

• 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 100-200 nt d’adenina = CUA POLI A

http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_spliceos

omes.swf

• 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

Un gen una proteïna??

• Splicing alternatiu

• 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

Traducció

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:

Bases nitrogenades aminoàcids

• Necessitem un codi:– És universal *

– Tots els triplets tenen sentit i es lligen a l’ARNm de 5’ 3’

– No hi ha solapaments

– Està degenerat existeixen 61 codons que codifiquen 20 aa

Llenguatge dels àcids nuclèics

Llenguatge de les proteïnes

Hipòtesi del balanceig

• 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 aminoacil-

AMP

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

• 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

3. Ribosoma cada ribosoma conté un complex sistema de proteïnes i de ARNr que li confereixen una estructura capaç de contindre 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

1. Iniciació construcció del

complex d’iniciació 80S:

- Factors d’iniciació + energia GTP

uneixen la subunitat xicoteta del

ribosoma 40S al ARNt iniciador que

duu l’aa Met

- Altres factors d’iniciació fan que la

subunitat 40S+ARNt s’unisquen a la

guanosina metilada de l’extrem 5’

- Recorre l’ARNm fins que troba el

codó d’inici AUG que s’uneix al

anticodó del RNAt

¿Por qué usar las secuencias de Shine-Delgarno? Los genes bacterianos

frecuentemente se transcriben en grupos llamados operones, por lo que un

ARNm bacteriano puede contener secuencias codificantes para varios genes.

Una secuencia de Shine-Delgarno marca el inicio de cada secuencia

codificante, lo que permite que el ribosoma encuentre el codon de inicio

correcto para cada gen.

-S’alliberen els factors

d’iniciació i s’uneix la subunitat

gran del ribosoma 60S, on hi

ha 3 llocs de fixació:

-A (dreta) buit

-P (mig) amb l’aa-tRNA

de la Met

-E (esquerra) buit

2. Elongació

- Entra el següent aa-tARN

corresponent al codó del triplet

següent, que es troba al lloc A i

es situa ahí

Factor d’elongació 1+ GTP

- El complex EZ peptidil-

tranferasa separa el 1r aa del seu

ARNt (lloc P) i l’uneix mitjançant

un enllaç peptídic al aa del aa-

tARN següent (lloc A)

- El ribosoma avança 3 nt al llarg del ARNm (5’3’), gràcies a la

intervenció del factor d’elongació 2 i l’E d’un GTP, quedant:

- A lliure

- 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

On entrarà l’aa-tARN següent

Eixida

3. Terminació

Al arribar a un codó de finalització no entrarà cap aa-tARN al lloc A,

factors d’alliberament i GTP faran q la cadena de aa formada (és a dir

la nova proteïna) es solte per hidròlisi, al igual que les subunitats del

ribosoma. L’ARNm serà digerit per EZ del citoplasma

http://www.bionova.org

.es/animbio/anim/expr

esiondna/transmenu_s

.swf

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/traduccion.swf

Normalment un ARNm es recorregut silmultàniament per variosribosomes POLIRIBOSOMES varies còpies de la mateixa proteïna alhora

• 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...

Regulació de l’expressió gènica

Per a evitar el malbaratament d’E lescèl.lules no disposen de totes les prot queestan codificades als seus gens, sinó queen cada moment es sintetitzen solamentles que es necessiten i en les quantitatsadequades

Per a açò uns gens s’activen i altres es reprimeixen

Regulació en procariotes

• 1. Operó lactosa en E.Coli: gens estructutrals + operador

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??

S’uneix al l’operador impedint

que l’ARN-pol puga

transcriure els gens

estructurals

Proteïna

repressora

ACTIVA

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

• 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

2. Operó triptofan en E.Coli

EZ que intervenen en la ruta

metabòlica que SINTETITZA

el triptofan

Proteïna

repressora

INACTIVA

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??

https://www.youtube.com/watch?v=nGGHX

Jmi-68

Regulació en eucariotes

• 5 nivells de regulació:

– 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

• Inducció del opero lactosa

https://www.youtube.com/watch?v=JIE7ajp

XNhE

https://www.youtube.com/watch?v=pVgpU

ufUYCo&t=17s