En aquesta animació pots veure com
l'ARN polimerasa s'uneix al ADN, separant les dues cadenes i catalitzant
la polimerització de ribonucleòtids en l'ordre complementari
a una de les cadenes. La transcripció comença en una zona
de l'ADNanomenada "promotor" i s'atura en una altra zona anomenada
"terminador"; aquestes regions contenen unes seqüències
específiques. Els rebonucleòtids afegits són trifosfatats,
i en el proces alliberen energia per hidròlisi d'un pirofosfat.
Expressió dels gens: diferències entre
procariotes i eucariotes
La informació dels gens és processada de forma diferent
en procariotes que en eucariotes:
En procariotes és pot traduir el gen a mesura que es transcriu
l’ADN, ja que aquest procés té lloc al citoplasma
i l’ARNm es pot unir directament als ribosomes, fins i tot abans
que la transcripció acabi. En eucariotes la transcripció
té lloc al nucli i la traducció als citoplasma, l’ARNm
madur ha de sortir al citoplasma.
L’ARNm de les cèl•lules eucariotes ha de madurar
al nucli abans de sortir al citoplasma. Aquesta maduració consisteix
en una eliminació dels introns i el retoc dels extrem (al 5’
una caputxa de Gppp i al 3’ addició d’una poliadenina.
Els ARNm de les cèl•lules procariotes freqüentment
contenen informació corresponent a diversos gens, amb la qual
cosa la cadena polipeptídica pot donar lloc a diverses proteïnes
relacionades amb una mateixa funció. Els ARNm de la cèl•lula
eucariota només correspon a una proteïna.
En els organismes procariotes només hi ha un tipus
d'enzim RNA-polimerasa i la transcripció es desenvolupa en quatre
etapes:
Iniciació. La ARN polimerasa s'uneix a
la la "seqüència de consens" de laregió
promotora, un fragment d'ADN situat abans de la regió a transcriure.
Així es determina quina de les dues cadenes ha de ser transcrita
i, a vegades, és comú a diversos gens (policistró).
Inmediatament s' inicia la polimerització de l'ARNseguint una
de les dues cadenes de l'ADN, l'anomenada cadena patró.
Elongació o allargament. A mesura que l'ARN-polimerasa
recorre la cadena de
DNA patró cap a l'extrem 5', se sintetitza una cadena d'ARN
en direcció 5'—>3'.
El procés continua a raó d'uns quaranta nucleòtids
per segon.
Acabament. La transcipció acaba quan l'ARN-polimerasa
arriba a una seqüència anomenada d'acabament. Aleshores
l'ADN torna a formar la doble hèlix.
Maduració. Aquest procés es dóna
o no segons el tipus d'ARN sintetitzat. Si se sintetitza un ARNm,
no hi ha maduració i pot ser directament traduït, i a
partir d'aquest es forma una proteïna funcional. En canvi, si
és unARNt o un ARNr, hi ha un transcrit primari que és
tallat en fragments més curts per enzims específics
i experimenta un procés d'unió posterior.
Els organismes eucariotes, respecte als procariotes, presenten
tres característiques importants relacionades amb el procés
de transcripció:
Hi ha tres tipus d'RNA-polimerasa, segons el tipus d'RNA que se
sintetitzi.
Els gens estan fragmentats de manera que sempre cal un procés
de maduració en què s'eliminen els introns.
L'ADN està associat a histones formant nucleosomes i s'ha
d'extendre durant la transcripció.
En la síntesi d'mRNA es distingeixen quatre etapes:
Iniciació. En una regió de l'ADN
anomenada promotor es fixa l'ARN-polimerasa II (amb seqüències
consens: la CAAT i la TATA) formant el complex d'iniciació
de la transcripció.
Allargament o elongació. El procés
de síntesi continua en sentit 5'->3'. Una vegada que s'han
transcrit uns trenta nucleòtids s'afig a l'extrem 5' una caputxa
que està constituïda per una metilguanosina trifosfat
invertida (m7-Gppp...).
Acabament. L'acabament de la síntesi del'ARNm
es produeix quan s'arriba a la seqüència TTATTT de l'ADN.
A continuació, hi intervé l'enzim poli (A)-polimerasa
que afegeix a l'extrem final 3' un segment d'uns 200 ribonucleòtids
d'adenina, l'anomenada cua poli(A).
Maduració. Té lloc al nucli i la
du a terme un enzim anomenat ribonucleoproteïna petita nuclear
(pnRNP). Diverses pnRNP s'associen a proteïnes i formen una estructura
quasi de la grandària d'un ribosoma, anomenada complex de tall
i unió, que separa els introns. A continuació, les RNA-lligases
específiques empalmen els exons.
El tRNA i l'rRNA també presenten processos de maduració.
El joc del codi genetic (Univ. Utah)
Aquest joc consisteix en:
Construir una cadena d’ARNm
complementària a la d’ADN introduint nucleòtids
corresponents. Recorda que a l’ARN la Timina és substituïda
per Uracil.
Construir una cadena polipeptídica
Establit l’origen de la lectura en
el codó corresponent
Afegint els aminoàcids corresponents
a cada codó en funció del codi genètic.
Recorda:
La correspondència entre els triplets de nucleòtids
de l'mRNA i els aminoàcids que formen les proteïnes rep
el nom de codi genètic
Es tracta d'un codi universal i degenerat.
En aquesta animació
pots observar com té lloc la traducció. Fixa't que intervenen
gran quantitat d'estructures i enzims. La seqüència de triplets
és llegida amb l'ajut dels ribosomes, que permeten la incorporació
ordenada dels "aminoacil-tRNA" i la formació dels enllaços
peptídics. Recorda que els triplets d'ARN s'anomenen "codons"
i el triplet complementari dels ARNt "anticodons". Recorda que
la lectura s'stableix en sentit 5' -->3',
Traducció
La traducció comença amb la formació del complex
d’iniciació constituït per la subunitat 30 S del ribosoma,
l’ARNm i l’ARNt-metionina (formil-metionil-tRNA). Posteriorment
s’acobla la subunitat gran 50S del ribosoma.
Noteu que el ribosoma té tres llocs d’unió: lloc-A
(acceptor) en el que s’incorporen nous aa-ARNt, lloc P que conté
la cadena polipeptídica en formació unida a l’últim
ARNt i el lloc E (de sortida) que permet l’alliberament de ARNt
desactivats.
Els aa-ARNt es van incorporant al lloc-A en funció del codó
que conté. Immediatament es forma un enllaç peptídic
entre la cadena situada en el lloc-P i el nou aminoàcid, quedant
l’ARNt del lloc-P desactivat.
A continuació el ribosoma es desplaça un triplet, quedant,
novament, el lloc-A disponible amb el seu codó. Simultàniament
el ARNt desactivat passa al lloc-E i és alliberat.
La síntesi acaba quan al lloc-A es presenta un triplet mut
(o sense sentit). En aquest moment es disocia el complex i la cadena
polipeptídica és alliberada.
Als llibres de text el procés es sol dividir en tres parts:
Iniciació: En el que es forma el complex d'iniciació
amb la participació de factors d'iniciació i energia aportada
per GTP
Elongació: En el que la proteïna va creixent degut a l'addició
de nous aminoacids, que s'uneixen per enllaç peptídic.
El ribosona es va desplaçant en unitats de codó, fenòmen
que té el nom de translocació.
Terminació: Quan a l'arribada d'un codó mut es desintegra
el complex i s'allibera la cadena polipeptídica.