LA DUPLICACIÓ DEL DNA i LA BIOSÍNTESI DE PROTEÏNES

57  73  Descargar (3)

Texto completo

(1)
(2)

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.

(3)

Introducció

L’ADN  durant  la  vida  de  la  cèl·lula  té  

dues funcions:

Transmetre  la  informació  que  conté  a  la  descendència.    

(Replicació  o duplicació)

Expressar  la  informació  que  conté  en  forma  de  proteïnes.    

(Transcripció  i traducció)

(4)
(5)
(6)

La duplicació  o  replicació  del DNA

Procés mitjançant el qual a partir d'una

molècula de DNA de doble hèlix se'n

sintetitzen dues de idèntiques.

La molècula “progenitora” serveix de

“motlle” per a la síntesi de la seva

còpia.

(7)

Hipòtesis  sobre  la  duplicació  del DNA

Hipòtesi conservadora.

Hipòtesi  semiconservadora    

(Watson  i Crick)

(8)

Molècula DNA    

progenitora

Hipòtesi  replicació conservadora

Molècules DNA    

filles

Molècula amb els dos filaments parentals. La molècula parental es conserva.

(9)

Hipòtesi  replicació semiconservadora

Cadascuna  de  les  molècules  filles  conté  un    

filament  parental  i  un  filament  de  nova sítesi.

Molècula DNA    

progenitora

Molècules DNA    

(10)

Molècula DNA    

progenitora

Hipòtesi  replicació dispersiva

Molècules  de  DNA    

després  d'un  cicle de    

replicació

(11)

DNA parental

Molècules     filles després     d'un  cicle  de     replicació

Molècules     filles després     de  dos  cicle     de replicació

Hipòtesi    

(12)

Experiments  que van portar  a coneixer  

el mecanisme de replicació del DNA

● ● ● ●

1957  Meselson  i Stahl    

1956 Kornerg

(13)

Experiment  que  demostra  la  hipòtesi correcta    

sobre  la  duplicació  del  DNA:    

1957  Meselson  i

Stahl

.

(14)

Cultiven bacteris d'

Escherichia coli

en un medi amb N

15

(isòtop del nitrogen N

14

amb un neutró més i per tant de

major pes). Els bacteris incorporen el

nitrogen pesat N

15

en

el seu DNA.

Després passen aquests bacteris a un medi amb N

14

,

(isòtop comú del nitrogen i més lleuger). Qualsevol DNA nou

que sintetitzin els bacteris a partir d'ara serà més lleuger

que el parental.

(15)

Cada 20 minuts, extreuen bacteris del medi que

conté N

14

, i procedeixen a la separació del DNA per

(16)

Meselson  i  Sthal  van  utilitzar  la  centrifugació  en  gradient  de  densitat  per  distingir  entre     el  DNA  pesat  carregat  amb  N15    del  DNA  lleuger  carregat  amb N14.

(17)
(18)

Meselson  i  Stahl  arriben  a  la  conclusió  que  la  replicació  del  DNA    

(19)
(20)

Clica  damunt    

l'esquema  per    

veure  una    

(21)
(22)
(23)

1956, Kornberg

:

Comença  l’estudi  sobre  els    

mecanismes  pels  quals  es    

produeix  la  duplicació  del DNA.

Aïlla  l'enzim  

DNA-­polimerasa  

de    

l’

Escherichia coli

.

Aquest  enzim  és  capaç  de    

sintetitzar  DNA  

in vitro.

(24)

DNA patró

DNA encebador

Com  pot  la  DNA-­polimerasa  sintetitzar DNA?

La  DNA  polimerasa  és  incapaç  de  sintetitzar  una  cadena de    

DNA  

de novo

.

L'enzim  l'únic  que  pot  fer  és  afegir  nucleòtids  a  l'extrem  3'    

(25)

La  DNA-­polimerasa necessita:

Desoxiribonucleòtids  5'-­trifosfat  lliures  en  el  medi    

(dATP,  dGTP,  dCTP  i dTTP)

Un  DNA  encebador (”primer”).

(26)

DNA polimerasa

DNApatró DNAencebador Nucleòtids lliures

(27)

Extrem 5' Extrem 3' Extrem 5' Extrem 3' DNA polimerasa Extrem 3' Desoxiribosa Fosfat Extrem 3' Desoxinucleòtid trifosfat

Extrem 5' Extrem 5'

Com que la DNA-­polimerasa

només pot unir els nucleòtids al carboni 3’

lliure del

“primer” la nova cadena sintetitzada només pot créixer en sentit 5’

3’, essent la cadena

patró el filament 3’

5’.

Cadena nova Cadena motlle Cadena nova Cadena motlle

(28)

Experiment  de  Cairns (1963)

Objectiu:  

observar  la  duplicació  del  DNA  in vivo

Cairns  deixa  creixer,  durant  dues  generacions,  bacteris    

de

Escherichia coli

en un medi amb nucleòtids

(

timina tritiada, TH

3

), els quals    

β capaces d'impressionar una

emeten    

placa

radiactius    

partícules    

fotogràfica.

Quan els bacteris es divideixen incorporen la timina

(29)

Formes  observades  en  les  fotografies  després  d'un  cicle  de replicació:

Cada 3 minuts es realitza una autoradiografia del DNA

bacterià fins obtenir la seqüencia completa, primer d'una

replicació del DNA, que dura aproximadament uns 30

minuts, i després d'una segona replicació.

● Les  imatges  inicials  tenien  forma  de  V;;  les  posteriors,  de  mitja  lluna,  i  les  finals  semblaven  cercles   aixafats.

Les  formes  en  V  Cairns  les  va  anomenar  forquetes  de  replicació,  formades  pels  dos  nous  filaments  de    

DNA  tritiat  sintetitzats  sobre  la  doble  cadena  antiga  que  s'havia  escindit  en  dos  per  poder  servir  de motlle.

Les  formes  de  mitja  lluna  les  va  anomenar  bombolles  de replicació.

(30)
(31)
(32)

• Les autoradiografies obtingudes després de la 1a generació

presenten  imatges  de  punts  formant  un cercle.

(33)
(34)
(35)
(36)
(37)
(38)
(39)

Propietats  de  la replicació

És  semiconservadora

:  les  dues  cadenes  de  DNA    

inicials  se  separen  i  cadascuna  serveix  de  motlle  per  a  la    

síntesi,  segons  la  complementarietat  de  bases,  d'una    

nova  cadena antiparal·lela.

Comença  en  uns  llocs  concrets  anomenats  

orígens  de    

replicació

:

En  bacteris

,  

hi  ha  

un  únic  origen  

de  replicació

:  es  diu    

que  la  replicació  és monofocal.

En  eucariotes

,  

hi  ha  

molts  orígens  

de  replicació

:  és    

diu  que  la  replicació  és multifocal.

És  bidireccional

:  és  a  dir,  a  partir  de  l'origen  de    

(40)

Dilema 1:

Si la DNA-­polimerasa necessita un “primer”

o “DNA encebador”, de quina manera es

sintetitza aquest “primer”?

(41)

Dilema 2:

(42)

Els  fragments d'Okazaki

1968 Okazaki.

Descobreix  uns  fragments    

(anomenats  

fragments    

d'Okazaki

)  constituïts  per  uns  50    

nucleòtids  de  RNA  i  entre  1000  i    

2000  nucleòtids  de  DNA  que  van    

donar  solució  als  dilemes    

plantejats.

RNA

DNA

(43)

Els fragments d'Okazaki són sintetitzats per una

RNA-­polimerasa

(també anomenada primasa),

que no necessita encebador, i per una

DNA-­

polimerasa

, en direcció 5’→3’ sobre diferents

regions d'una cadena patró 3’→5’.

(cadena líder)

(Cadena retardada)

Fragment d'Okazaki

DNA patró

(44)

Fragment d'Okazaki

DNA patró Inici  síntesi RNA Síntesi  RNA «primer»

(45)
(46)
(47)
(48)

La síntesi de DNA es produeix en les dues cadenes simultàniament, però en

direccions oposades.

La replicació del DNA en una forqueta de replicació comença quan

(49)
(50)

Solució  al  dilema 1.

Primer”  o  encebador  de  RNA:  

és  sintetitzat    

per  la  RNA-­polimerasa  (primasa)  la  qual  no    

necessita  cap  encebador  per  poder  sintetitzar    

fragments  de  RNA.  Després  el  RNA  serà    

eliminat  i  substituït  per DNA.

Solució  al  dilema 2.

(51)

Nou dilema:

Si  el  DNA  d’una  cèl·lula  no  té  fragments  de    

RNA  en  la  seva  estructura,  què  passa  amb  el    

RNA  dels  fragments d'Okazaki?

Enllaç

animació forquetes  de replicació  

(52)

Activitat  exonucleasa  5’→3’  de  la  DNA polimerasa.

La  DNA  polimerasa  elimina  el  «primer»  en  direcció  5’→3’  i  omple  el  buit  deixat  amb    

nucleòtids  nous  complementaris  mitjançant  la  seva  activitat  polimerasa 5’→3’

Activitat de la DNA lligasa.

(53)
(54)

A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C A C

U

A

G

C

T

T

G

G

C

A

A

C

G

T

G

Síntesis  continua  de  la  cadena  5’→ 3’

(55)

A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C

T

Síntesis  discontinua  de  la  cadena  3’  → 5’

A

A

C

G

T

G

C

C

A

A

A

G

C

T

U

T

G

G

C

Síntesis  discontinua.  La  cadena  complementaria  no  se  va  a  replicar  en  sentido  3 ' 5 '   sino  que  se  replica    

(56)
(57)

DNA replication

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...