Inici / Apunts / Biologia /

Processos Fonamentals del Material Genètic: ADN

Biologia8,23 KB

Material Genètic: l'ADN

El material genètic és l'ADN. Un gen és un segment d'ADN que conté informació. El codi genètic és la relació entre la seqüència de les bases dels nucleòtids d'ADN i la seqüència d'aminoàcids de les proteïnes codificades. Llistat de triplets/bases d'ADN i ARN amb el seu significat en aminoàcids. Es dóna en codons d'ARN perquè és l'ARN el que intervé directament en la traducció. Sentit 5'-3'. El triplet ARNt que s'aparella amb el codó ARNm és l'anticodó. Es fa per complementarietat de bases i de forma antiparal·lela: A-T, T-A, C-G.

Replicació de l'ADN

La replicació pot ser:

  • Semiconservativa: al final del procés de replicació, cadascun dels ADN resultants està format per un filament original i un de nou.
  • Conservativa: un dels ADN és de la cèl·lula mare i l'altre és nou.
  • Dispersiva: els ADN fills presentarien segments d'ADN original amb segments nous.

Meselson i Stahl van dur a terme el següent experiment:

  1. Van cultivar bacteris E. coli en un medi normal.
  2. Van centrifugar en CsCl.
  3. Van cultivar E. coli en un medi enriquit de N15.
  4. Van centrifugar en CsCl.
  5. Van observar que la densitat de l'ADN amb N normal era menor que la del medi enriquit amb N15.
  6. Van cultivar bacteris amb N15 en un medi amb N14 i van deixar que es repliquessin un cop.
  7. Van extreure l'ADN i van centrifugar en CsCl, observant que l'ADN se situava a una alçada intermèdia respecte a les anteriors.
  8. Van extreure l'ADN de bacteris que havien crescut en medi N15 però que s'havien replicat dos cops en medi N14.
  9. Van centrifugar i van observar dues bandes, una amb densitat N15 i una altra amb densitat N14.

ADN Polimerasa

Kornberg va aconseguir polimeritzar ADN in vitro. Per a fer-ho va necessitar:

  • ADN-nucleòtids trifosfats: T, G, A i C.
  • Ions de Mg2+.
  • Un encebador per a començar.
  • Un patró per a la complementarietat de bases.

Característiques de l'ADN polimerasa:

  • És un enzim que conté uns mil aminoàcids.
  • Es troba al nucli o als mitocondris.
  • Pot unir milers de nucleòtids.
  • Té funció exonucleasa.

Les dues cadenes d'ADN es desenrotllen, formant forquetes i una bombolla de replicació.

Replicació en Procariotes

Cairns va estudiar la replicació en procariotes, que tenen un cromosoma circular. Va seguir els següents passos:

  1. Va cultivar bacteris en un medi amb Timina tritiada (T H3).
  2. Al cap de 2-3 minuts, va trencar les cèl·lules i va extreure l'ADN per autorradiografia.
  3. Va observar una bombolla de replicació.
  4. Va concloure que la replicació parteix d'un punt i s'estén en dues direccions.

Procediment:

  1. Senyal d'inici: seqüència de bases d'ADN.
  2. L'helicasa trenca els ponts d'hidrogen entre les dues files d'ADN i les separa. Per a evitar un superenrotllament cal l'acció de la girasa.
  3. Es forma la forqueta de replicació.
  4. El procés és bidireccional: l'helicasa actua en un sentit i en el sentit oposat, formant la bombolla.
  5. La primasa sintetitza fragments curts d'uns 10 nucleòtids que actuen com a encebadors.
  6. L'ADN polimerasa sintetitza, en sentit 5'-3', una nova fila d'ADN a partir de nucleòtids transferits que aporten l'energia necessària. Aquesta nova fila és la conductora.
  7. La primasa sintetitza una fila d'uns 40 nucleòtids d'ARN i uns mil nucleòtids d'ADN, formant un fragment d'Okazaki.
  8. L'exonucleasa treu l'ARN i l'ADN polimerasa omple els buits amb nucleòtids.
  9. L'enzim ligasa uneix els fragments.

Replicació en Eucariotes

En eucariotes, l'ADN està associat a histones. El procés és més lent, hi ha més bombolles de replicació i els fragments d'Okazaki són més petits. La replicació es dóna en la interfase.

Teoria Gen-Enzim

Garrod va establir un paral·lelisme entre els gens i les substàncies. Crick va proposar la teoria de la col·linearitat, que estableix una correspondència entre la seqüència de nucleòtids del gen i la seqüència d'aminoàcids de l'enzim que el gen codifica. Aquesta teoria inclou els processos de transcripció i traducció.

Transcripció

La transcripció és el pas d'una seqüència de nucleòtids d'ADN a una d'ARN missatger (ARNm). Es necessiten:

  • ADN
  • Ribonucleòtids trifosfat: A, C, G i U
  • ARN polimerasa (ARN-poli) i cofactors

Procariotes

  1. Inici: abans de la unitat de transcripció hi ha un promotor. Aquest conté una seqüència d'aminoàcids de reconeixement on s'associa l'ARN-poli i el primer nucleòtid que serà transcrit. L'ARN-poli es fixa sobre el promotor, desenrotlla una volta d'hèlix i inicia la polimerització.
  2. Elongació: l'ARN-poli recorre la cadena d'ADN en sentit 5'-3'.
  3. Finalització: quan l'ARN-poli arriba a la seqüència terminadora, se separa l'enzim i l'ADN torna a formar la doble hèlix.
  4. Maduració: l'ARN no madura. En el cas de l'ARNt, s'addiciona el triplet CCA a l'extrem 3'. L'ARNr s'inicia amb l'ARN nuclear.

Eucariotes

  1. Inici: el promotor fixa l'ARN-poli. Aquest fixa seqüències de consens TATA i CAAT amb proteïnes anomenades factors de transcripció.
  2. Elongació: en sentit 5'-3', s'afegeixen nucleòtids amb les seves bases nitrogenades complementàries.
  3. Finalització: en arribar a una seqüència específica, intervé l'enzim poli-A-polimerasa, que afegeix a l'extrem 3' un segment d'uns 200 ribonucleòtids d'adenina (cua poli-A).
  4. Maduració: l'espliceosoma, un enzim format per ribonucleoproteïnes petites nuclears (RNPpn), separa els introns. Les ARN-ligases específiques empalmen els exons.

Traducció

L'aminoacil-ARNt-sintetasa, juntament amb ATP, forma l'aminoacil-ARNt. La unió de l'aminoàcid i el seu ARNt es dóna entre el grup carboxil (-COOH) i el radical hidroxil (-OH) de l'extrem 3' de l'ARNt. Aquest procés s'anomena activació dels aminoàcids.

Procés:

  1. Inici: l'ARNm s'uneix a la subunitat ribosòmica petita gràcies a la regió líder. La subunitat es mou fins a trobar el codó d'iniciació, al qual s'associa un aminoacil-ARNt iniciador específic. S'uneix la subunitat ribosòmica gran i es forma el complex actiu. En procariotes, l'ARNm es tradueix abans d'acabar la seva síntesi. En eucariotes, l'ARNm se sintetitza al nucli i ha de passar per un procés de maduració prèvia.
  2. Elongació: el primer triplet que es tradueix és l'AUG (metionina). El radical -COOH de la metionina s'uneix amb el radical amino de l'aminoàcid següent mitjançant un enllaç peptídic catalitzat per l'enzim peptidil-transferasa. L'ARNt que es troba al centre P marxa i el centre A queda lliure a l'espera d'un nou aminoacil-ARNt. Aquest procés necessita energia en forma de GTP i proteïnes.
  3. Finalització: la traducció acaba quan apareix un dels codons de terminació: UAA, UAG o UGA. No hi ha cap ARNt amb un anticodó complementari a aquests codons. Són reconeguts pels factors proteics d'alliberament, que s'instal·len sobre el centre A i provoquen que la cadena polipeptídica quedi alliberada.

Descarregar

PDF Word HTML