LA DUPLICACIÓ DEL DNA i LA BIOSÍNTESI DE PROTEÏNES

1er Batxillerat

La duplicació del DNA i la biosíntesi de les proteïnes

● La duplicació del DNA. Investigacions i propietats.

● Mecanismes de la duplicació.● La transcripció del DNA.● La traducció o biosíntesi de proteïnes

El mecanisme de duplicació del DNA.

En bacteris

● Un senyal d’iniciació: (ORI, Origen Replicació) seqüència específica de nucleòtids d’ADN.

● Enzims que hi participen:– Helicasa

– Topoisomerasa (Girasa)

– DNA polimerasa III (pol δ)

– DNA polimerasa I (pol α)

– Primasa (RNApolimerasa)

– DNA ligasa● Proteïnes d’unió estabilitzadores (SSB).

1- L'helicasa desenrotlla la doble hèlix parental

2- Les proteïnes estabilitzadores (SSB) mantenen les cadenes complementaries separades

3- El filament conductor es sintetitza de forma continua en direcció 5'→3' mitjançant la DNA pol III

4- La primasa comença la síntesi del “primer” de RNA (per al 5è fragment d'Okazaki)

5- La DNA pol III està completant la síntesi del 4r fragment d'Okazaki. Quan assoleixi el “primer” de RNA del 3er fragment se separarà, es dirigirà cap a la forqueta de replicació i afegirà nucleòtids a l'extrem 3' del “primer” del 5è fragment.

6- La DNA pol I elimina el “primer” de l'extrem 5' del 2n fragment i el reemplaça amb nucleòtids que va afegint d'un en un a l'extrem 3' del 3er fragment.

7- La DNA ligasa uneix l'extrem 3' del 2n fragment a l'extrem 5' del 1er fragment.

● Helicasa: trenca ponts d’hidrogen entre les bases nitrogenades complementàries separant filaments patrons.

● Topoisomerasa: elimina tensions fibres DNA provocades pel superenrotllament.

● SSB: estabilitzen i mantenen separació de les dues fibres DNA originals.Formació forqueta de replicació en cada banda (bombolla o ull de replicació).

● Primasa: síntesi del “primer” de RNA.

● DNA polimerasa III (pol δ): a partir del “primer”, síntesi DNA en direcció 5’ → 3’ a partir dels nucleòtids trifosfat (dos grups fosfat generen energia per al procés) de manera continua en el filament conductor. En el filament retardat, formació dels fragments d’Okazaki. El creixement serà discontinu.

● DNA polimerasa I (α): elimina els primers de RNA i omple els buits amb nucleòtids de DNA.

● Ligasa: empalma o uneix els diferents fragments de DNA.

Animacions replicació DNA

● DNA replication

● DNA replication 2

● How nucleotides are added in DNA replication

Clica sobre la imatge per veure l'animació!!

El mecanisme de duplicació del DNA.

En eucariotes

● Tot i que el procés de la replicació és més complicat que en bacteris, els principis generals són els mateixos.

● En eucariotes participen al menys 11 DNA polimerases diferents i els fragments d’Okazaki són més petits (d'uns 100 o 200 nucleòtids)

● Com el DNA eucariota es troba força associat a histones, durant la replicació:– Les histones originals es queden en el

filament de DNA que fa de motlle al filament conductor, i tots dos s'enrotllen sobre aquestes.

– El filament de DNA que fa de motlle del filament retardat i el retardat es cargolen sobre histones noves.

● Com l’ADN eucariota es molt més gran que el bacterià i està associat a histones:– Procés molt més lent– Replicació multifocal

En eucariotes la replicació del DNA comença en molts punts,Les cadenes parentals s'obren i formen les bombolles de replicació.Aquestes s'estenen lateralment a mesura que progressa la replicació endos direccions. Les bombolles acaben fusionant-se i es completa la replicació.

Dos molècules filles de DNA

Cadena parental (motlle)

Cadena filla (nova)0.25 µm

Forqueta de replicació

Origen de replicació

Bombolla de replicació

En aquesta microfotografia s'observenTres bombolles de replicació en cèl·lula de hàmster. (TEM).

Un altre problema que sorgeix en les cèl·lules eucariotes pel fet que el DNA és lineal és que no és poden completar els extrems 5' de les noves cadenes de DNA en formació. La raó és que un cop eliminats els encebadors, aquests no poden ser reemplaçats per DNA nou, ja que no existeix extrem 3' on pugui actuar la DNA polimerasa.

● Un cop acabada la síntesi de les noves cadenes què passa amb els extrems del filament retardat quan arriba al final ?

Molècula filla

Molècula filla

● Un cop acabada la síntesi de les noves cadenes què passa amb els extrems del filament retardat quan arriba al final ?

● Un cop acabada la síntesi de les noves cadenes què passa amb els extrems del filament retardat quan arriba al final ?

● Les molècules de DNA eucariotes tenen seqüències nucleotídiques, anomenades telòmers, en els seus extrems.

● Els telòmers no contenen gens, es componen de seqüències curtes repetitives de nucleòtids (en humans TTAGGG). El nombre de repeticions pot variar entre 100 i 1000.

● Els telòmers no eviten l'escurçament de les molècules filles en cada cicle de replicació del DNA, sols posposen l'erosió dels gens propers als extrems de les molècules de DNA.

● Cada cop que el DNA es replica els telòmers es fan més curts.

● Es creu que els telòmers estan relacionats amb el procés d'envelliment i mort cel·lular.

Clica sobre la imatge per veure l'animació!!