Transcripció i Traducció: Procariotes i Eucariotes

Transcripció en Eucariotes i Procariotes

Eucariotes

La transcripció en eucariotes és un procés complex que involucra diverses etapes:

1. Iniciació: L'ARN polimerasa II (ARNp II) s'uneix al promotor, una regió de l'ADN amb seqüències de consens. Els factors de transcripció s'hi uneixen, formant el complex d'iniciació de la transcripció.
2. Elongació: L'ARNp II avança en sentit 5'→3'. Quan s'han transcrit uns 30 nucleòtids, s'afegeix una caputxa de m7Gppp (7-metilguanosina trifosfat) a l'extrem 5'.
3. Terminació: En arribar a la seqüència TAT, intervé la poli-A-polimerasa, que afegeix uns 200 nucleòtids d'adenina (cua de poli-A) a l'ARN heterogeni nuclear (ARNhn).

Procariotes

La transcripció en procariotes és més senzilla:

1. Iniciació: L'ARN polimerasa (ARNp) s'uneix a la seqüència de consens i transcriu el primer nucleòtid. Desenrolla una volta i mitja de l'ADN i inicia la polimerització (utilitzant el filament patró).
2. Elongació: La transcripció avança a una velocitat d'uns 40 nucleòtids per segon en sentit 5'→3'.
3. Terminació: Quan l'ARNp arriba al terminador, se separa de l'ADN i es torna a formar la doble hèlix.

Traducció

La traducció és el procés de síntesi de proteïnes a partir de l'ARN missatger (ARNm):

1. Iniciació:
   • L'ARNm s'uneix a la subunitat petita del ribosoma.
   • Les dues subunitats ribosomals s'uneixen a través de la regió líder (seqüència de nucleòtids).
   • S'uneix l'aminoacil-ARNt traductor iniciador específic, que porta la metionina (en eucariotes) o la formilmetionina (en procariotes).
   • L'ARNm es transcriu i forma enllaços de ponts d'hidrogen.
   • Tot el conjunt s'uneix a la subunitat gran del ribosoma. Aquest procés requereix energia (GTP) i proteïnes.
   • Centres del ribosoma:
     • Centre peptidil (P): S'hi situa el primer aminoacil-ARNt.
     • Centre acceptor (A): S'hi situen els aminoacil-ARNt entrants.
     • Centre de sortida (E): S'hi situa l'ARNt sense aminoàcid.
2. Elongació: El grup carboxil del primer aminoàcid s'uneix al grup amino de l'aminoàcid següent mitjançant un enllaç peptídic. Es produeix la translocació ribosomal, i l'ARNt que estava al lloc P passa a ocupar el lloc E (sortida).
3. Terminació: Els factors d'alliberació, que consumeixen GTP, es col·loquen sobre el centre A. Fan que la peptidiltransferasa faci interaccionar el darrer COOH amb aigua, alliberant la cadena polipeptídica.

A mesura que la cadena polipeptídica se sintetitza, adopta una estructura secundària i terciària, amb ponts d'hidrogen i enllaços disulfur. Les proteïnes enzimàtiques resultants poden necessitar eliminar aminoàcids per ser actives; aquests enzims s'uneixen a introns per ser eficaços.

Maduració de l'ARN

La maduració de l'ARN es produeix al nucli. Una ribonucleoproteïna petita nuclear (snRNP) duu a terme aquest procés. Les snRNPs s'associen entre si i amb proteïnes, formant l'espliceosoma. Aquest separa els introns, i les ARN lligases específiques empalmen els exons.

L'Operó

L'operó es va descobrir amb l'efecte de la glucosa. Hi ha dos tipus de gens:

• Estructurals: Codifiquen proteïnes estructurals i enzimàtiques.
• Reguladors: Codifiquen proteïnes (repressores) que controlen l'activitat dels gens estructurals.

El substrat reprimeix el conjunt d'enzims que hi intervenen. La zona promotora és on es fixa l'ARNp, i l'operadora és on es fixa el repressor. El repressor, en unir-se a la zona operadora, impedeix que l'ARNp transcrigui els gens estructurals.

Hi ha dos tipus de sistemes:

1. Inducció enzimàtica: Les molècules inductores, en unir-se als repressors, els desestructuren. L'ARNp no troba obstacles i transcriu els gens.
2. Co-repressió: El repressor és inicialment inactiu. Si apareix el co-repressor, el repressor es torna actiu. El complex repressor-corepressor es fixa a la zona operadora, impedint el pas de l'ARNp i aturant la síntesi.

AMP Cíclic (AMPc)

L'AMPc es forma a partir de l'ATP. La proteïna CAP s'uneix al promotor, just abans de l'ARNp. Sense CAP, l'ARNp no pot unir-se correctament i no es produeix ARNm. Quan la glucosa travessa la membrana plasmàtica, es converteix en glucosa-6-fosfat, utilitzant ATP. Això redueix la disponibilitat d'ATP i, per tant, la producció d'enzims per part de l'ARNp. Quan s'acaba la glucosa i hi ha lactosa, el bacteri sintetitza enzims per metabolitzar la lactosa.

Mutacions

Les mutacions són canvis en la seqüència de nucleòtids de l'ADN. Poden ser:

• Beneficioses: Augmenten les possibilitats de supervivència.
• Neutres.
• Somàtiques: Afecten les cèl·lules del cos.
• Gèniques: Canvis en la seqüència de nucleòtids. Poden ser:
  • Substitució de bases: Afecten un sol gen.
    • Transicions: Canvi d'una base púrica per una altra púrica, o una pirimidínica per una altra pirimidínica.
    • Transversions: Canvi d'una base púrica per una pirimidínica, o viceversa.
• Cromosòmiques: Provoquen canvis en els cromosomes.
• Genòmiques: Variacions en el nombre de cromosomes.