Blocs de continguts avaluables a partir del curs 2009-2010 Metabolisme (Bloc 1)

1. Blocs de continguts avaluables a partir del curs 2009-2010 Metabolisme (Bloc 1) Immunologia (Bloc 2) Genètica mendeliana i evolució (Bloc 3) Disseny experimental (Bloc 4) Biotecnologia (2a part del Bloc 5) Biotecnologia. Idees bàsiques sobre els processos de transcripció, traducció i replicació del DNA, i sobre l’estructura del DNA i les proteïnes. Concepte de biotecnologia. El DNA recombinant. Caracterització del procés de transgènesi. Aplicacions de la biotecnologia alimentària (aliments funcionals i transgènics). Ús de microorganismes en processos industrials (agricultura, farmàcia, alimentació i bioremediació).

2. ESTRUCTURA I COMPOSICIÓ DELS ÀCIDS NUCLÈICS Nucleòsid=sucre+base nitrogenada Nucleòtid=sucre+base nitrogenada +grup fosfat Bases nitrogenades: Púriniques (més grans): A, G Pirimidíniques (més petites): C, T, U ENLLAÇ N-glicosídic (C1glúcid i N9 puríniques o N1 en pirimidíniques ENLLAÇ fosfoéster (al C5 del glúcid)

3. Desoxiribosa A, T, G, C Cadenes llargues Dues cadenes complementàries (normalment) Molt estable Ribosa A, U, G, C Cadenes més curtes Una sola cadena (normalment) Poc estable Tipus: ARN ribosòmic ARN transferència ARN nucleic ARN missatger ADN ARN

4. Xargaff estudia l’ADN de diverses espècies i conclou que a totes elles es compleix que: - Proporció de bases púriques = pirimidíniques - Proporció d'adenina = timina - Proporció de guanina = citosina - La proporció relativa de les 4 bases presenta una gran variabilitat entre les espècies i és més similar entre indv. de la mateixa espècie A+G=T+C Aquestes dades s'indiquen a la TAULA DE XARGAFF:

5. Característiques de la doble-hèlix de Watson o Crick (1953): l’ADN està format per dues cadenes de nucleòtids que -- són antiparal·leles: si una és 5'-3', l'altra és 3'-5' -- són complementàries: una A comporta una T, una C comporta una G i viceversa. -- Enrotllament dextrògir -- Les bases estan a l’interior i la pentosa i el fosfor formen l’esquelet extern. -- Plans de les bases perpendiculars a l’eix de l’hèlix -- Les dos cadenes esten unides per ponts d’hidrogen. -- Tenen un plegament plectonímic: com el d'una trena. -- Tenen capacitat autoreplicativa: poden fer còpies d'ella mateixa. -- No varia ni amb l'edat ni amb l'alimentació, però pot mutar Diari d’ahir: 15 cigarros una mutació

6. Ponts d’H

7. ADN ARN

8. 34Ǻ 3,4 Ǻ 20 Ǻ

9. Nivells estructurals i empaquetament -- estructura primària: seqüència de nucleòtids. Aquesta seqüència determina el missatge biològic o informació genètica Dins de cada espècie el percentatge bases és gairebé igual per a tots els individus ja que el missatge és molt semblant -- estructura secundària: doble hèlix. Amb tres models -- forma B la de Watson i Crick -- forma A dextrògira i plans de les bases inclinats. Apareix en assecar-se la forma B. No existeix a la natura. -- forma Z levògira, enrotllament irregular, Moltes C i G -- estructura terciària i empaquetament: amb histones i protamines, per aconseguir que càpiga dins el nucli de la cèl·lula i per a formar cromosomes. Una característica interessant: a 100ºC l’ADN es desnaturalitza, es trenquen ponts H, i torna a renaturalitzar si es disminueix la Tº. Permet la hibridació si es parteix de diferents filaments d’ADN

10. Tipus ADN • bicatenari i lineal: nucli de les cèl·lules eucariotes i en virus • bicatenari i circular: A les cèl·lules procariotes i en mitocondris i cloroplasts i en virus. • Unicatenari i lineal: en virus • Unicatenari i circular: en virus

11. Longitud de l’ADN • Virus polioma 1,7 micres • Escherichia coli 1,36 mm • Drosophila 11,2 cm • Eriçó de mar 0,57 m • Gall 0,93 m • Gos 1,89 m • Nosaltres 2,36 m dels 46 cromosomes

12. Funcions dels àcids nuclèics transcripció traducció ADN transcripció inversa ARNm Proteïnes replicació L’ADN porta la informació de com serà i com funcionarà un organisme: aquesta informació en diem informació genètica o hereditària. En alguns virus la informació biològica de com és l'organisme es troba dins d'una molècula d'ARN en lloc d'ADN.

13. Replicació La replicació o duplicació de l'ADN. Per originar nous individus cal la formació de còpies de l'ADN del seu progenitor o dels seus progenitors.

14. BIOSÍNTESI DE L’ADN La replicació de l’ADN en eucariotes es fa en la fase S del ciclecel·lular La duplicació de l’ADN és un procés multienzimàtic on les dues cadenes es separen i es sintetitzen dues de noves. La replicació és semiconservativa segons va proposar ja Watson i Crick

15. Mecanisme de replicació

16. ENZIMS • Helicasa: trenca ponts d’H • Topoisomerasa: regira la molècula • Primasa o ARN polimerasa: inicia amb ARN encebador • ADN pol III allarga per l’extrem 3’ • ADN pol I o nucleasa: treu els ARN i posa ADN • Ligasa uneix els fragments

17. L’ADN-polimerasa III: l’enzim principal Enzim d’uns 1000 aa Sintetitza ADN Treballa a 1000 nucleòtids per minut (16,6 per seg) No sap iniciar la síntesi, necessita un encebador Només sap afegir a l’extrem 3’ Col·loca els nucleòtids antiparal·lels i complementaris

18. REPLICACIÓ SEMICONSERVATIVA • Desenrotllament i obertura de la cadena: • 1.1. La cadena perd la seva estructura secundària (es trenquen els ponts d’hidrogen) • 1.2. Es formen bombolles de replicació. Les cadenes s’han d’obrir i en els costats, en les forquetes de replicació es permet que els enzims que han de llegir l’ADN ho puguin fer

19. 2. Síntesis de les noves cadenes d’ADN 2.1 Una primasa (ARN polimerasa) inicia la síntesi i fa un encebador o primer, que és una petita seqüència de nucleòtids d’ARN complementària a la cadena d’ADN 2.2 l’ADN polimerasa III segueix la síntesi amb nucleòtids d’ADN per l’extrem 3’. 2.3. Més endavant, l’ADN polimerasa I o nucleasa hidrolitza el tros d’ARNi substitueix els nucleòtids d’ARN per nucleòtids d’ADN 2.4. A mesura que la forqueta de replicació avança, la cadena 5’ a 3’ resta sense duplicar. Okazaki proposà que la cadena 5’ a 3’ es duplicava “a salts”. Aquests salts feien aparèixer fragments nous d’ADN denominats fragments d’Okazaki 2.5. Més endavant, els fragments s’uneixen gràcies a ligases

21. ARN El sucre: Ribosa. Les bases nitrogenades: A, U, G, C Cadenes més curtes (5’-3’) Monocatenari (bicatenari en reovirus) Menys estable i més abundant que l’ADN Tipus: ARN transferència ARN missatger ARN ribosòmic ARN nucleolar

22. L’ou o la gallina • L’ARN en algun cas té funció biocatalitzadora, per això s’ha suggerit que en l’origen de la vida l’ARN van poder ser les primeres molècules en autoduplicar-se i després seria l’ADN l’encarregat de guardar la informació genètica, ja que té la cadena més estable

23. Tipus d’ARN

24. ARN transferència • 70-90 nucleòtids • Està al citoplasma, uns 50 tipus diferents • Transporta o transfereix aa de forma específica • Monocatenari, amb zones d’estruc. 2ària (en doble hèlix) i zones 1ària: estructura de trèvol • Té algunes bases derivades (10%) Braç T Braç D, unió amb l’enzim Amino-acilsintetasa

25. ARN missatger • lineal, monocatenari • Té poques zones estruc. 2ària • Va del nucli on es sintetitza al citoplasma • transporta la informació de l’ADN als ribosomes • Està associat a proteïnes • Dura uns quants minuts • És monocistrònic en eucariotes (duu informació per a 1 proteïna) • Estructura d'un ARNm madur eucariota inclou una caputxa al 5‘ (una guanosina trifosfat invertida), 5'UTR,regió codificant, 3'UTR i la cua poli-A ARNm en procariotes • No té exons i introns • No té caputxa • No té cua poliA • És policistrònic

26. ARNr ESTRUCTURA DEL rRNA: molt llarg, molt plegat per complementarietat de bases intracatenària. El rRNA s'uneix a proteïnes per formar els ribosomes i té també una certa activitat catalítica a la traducció: TOT I NO SER UNA PROTEÏNA!!

27. ARNn • L’ARN nucleolar associat a proteïnes • Està al nuclèol • Proporciona els diferents ARN que formaran els ribosomes

28. Les funcions dels ARN: Rep la informació de l’ADN en la transcripció Fer la traducció Emmagatzemar informació genètica en alguns virus

30. Transcripció

31. Transcripció en procariotes • -iniciació: l’ARNpol reconeix un promotor (seqüència d’ADN). I a certa distància s’inicia la síntesi d’ARN • -elongació: es copia de la cadena d’ADN (3’-5’) a 40 nucleòtids /seg i es forma una cadena d’ARN (5’-3’) • -finalització quan es troba una seqüència rica en G i C • Maduració: només maduren els ARNt i ARNr i no ho fan els ARNm • Transcripció en eucariotes • Hi ha 3 ARNpol. Té lloc al nucli • -iniciació: l’ARNpol II reconeix un promotor (seqüència de l’ADN). I a certa distància s’inicia la síntesi d’ARN • -elongació: es copia una cadena d’ARN (5’-3’) de la cadena d’ADN (3’-5’) a 40 nucleòtids /seg i es forma una cadena d’ARN (5’-3’). Es posa la caputxa. • -finalització quan es troba una seqüència TTATTT. Es posa la cua poliA • Maduració: en el nucli, maduren tots els ARNt i ARNr i els ARNm en els quals cal eliminar els introns

32. A l’extrem 5’ s’hi afegeix la caputxa, una guanosina trifosfat invertida que impedeix l’acció de les exonucleases i que serà reconeguda pel ribosoma addició de la cua poliA a l'extrem 3'. Els UTRs (untranslated regions) són seqüències no codificants que flanquegen la regió gènica pròpiament dita. Aquestes regions contenen seqüències senyal que seran necessàries per la correcta traducció proteica. Els UTRs són presents a l'mRNA, i per tant també es trobaran en la seqüència genòmica inicial. Maduració al nucli

34. Traducció

36. La clau genètica o codi genètic Per passar informació de la seqüència de l’ARNm a la seqüència d’aa de les proteïnes es podia fer: 1 nuc-1aa= 4 aa 2nuc-1 aa= 16 aa 3nuc-1 aa= 64 aa És un codi que es llegeix cada 3 nucleòtids o codó de l’ARNm És universal Degenerat: triplets sinònims Senyals: inici i STOP

37. Traducció • Primer s’activen els aa per unir-los als ARNt corresponents aa+ATP aa-AMP + PP Aa-AMP + ARNt aa-ARN + AMP

38. En segon lloc passa tot això:

39. Un exemple de mRNA: el de l'ovoalbúmina de pollastre: Les lletres que hi a sobre dels codons representen els aminoàcids que es col·locaran a la proteïna. Observa a partir de quin codó comença a col·locar-se aminoàcid i amb quin codó s'acaba:

41. Estructura de les proteïnes