Tema 3

Realizarea informaiei genetice n celul

De regul, procesul de reproducere i realizare a informaiei genetice la majoritatea organismelor vii reprezint o triad, fiind alctuit din 3 reacii succesive:

replicarea ADN ADN;

transcripia ADN ARN;

translaia ARN Proteina.

1. Replicarea semiconservativ a ADN-ului.

Replicarea ADN e procesul molecular prin care se realizeaz copierea exact a moleculelor de ADN. Sinteza replicativ a ADN-ului e semiconservativ, deoarece fiecare din cele dou catene e folosit ca matri pentru sinteza unei catene noi de ADN (fig. 3.1).

Fig. 3.1. Replicarea semiconservativ a ADN.

Deci, pentru sinteza unei catene noi de ADN e necesar: matria ADN care poate fi, att mono-, ct i bicatenar; dezoxiribonucleozid trifosfai (ATP,CTP,GTP,TTP); grupa acidului nucleic 3-OH, la care se asociaz baza urmtoare.

2.Transcripia.Biosinteza ARN celular se realizeaz n cadrul procesului de transcriere sau transcripie genetic, care asigur transferul informaiei ereditare de la ADN la ARN (fig. 3.2). De regul doar una din cele 2 catene de ADN(3'-5') e transcris i tradus ntr-o caten polipeptidic, aceasta constituie o matri pentru sinteza ARN-lui monocatenar caten anticodogen. Catena antiparalel de ADN (5'-3') caten netranscris, codogen, informaional. Succesiunea nucleotidelor n aceast caten coincide cu succesiunea nucleotidelor a moleculei de ARNm.S-a demonstrat c 2 gene pot ocupa acelai segment de ADN, fiind plasate fa n fa pe cele 2 catene, cu sensuri contrare, una dintre catene coninnd informaia genetic pentru o protein, iar catena complementar, pentru o alt protein. Dar cele 2 catene nu pot fi transcrise n acelai timp, aceeai celul sau esut. Ex. la obolan, gena pentru hormonul gonadotrofina (not: hormon necesar dezvoltrii sexuale, n absena acestuia la masculi apare sterilitatea). S-a descoperit c i catena complementar, de pe acelai segment pe care se afl gena respectiv e transcris, dar nu n hipotalamus, ci n inim. Este deci o gen antisens sau anticeas.

Sinteza ARNm are loc n direcia 5'-3' i ncepe ntotdeauna de la captul 3' al catenei anticodogene, matri. Enzimele responsabile pentru transcripia ARNm ARN-pol.2.Etapele transcripiei sunt urmtoarele:1. Iniierea. ARN-pol. recunoate secvenele specifice ale promotorului, un segment de cca. 41-44 perechi de nucleotide. ns aceast enzim nu poate recunoate direct promotorul de aceea activeaz n complex cu proteinele reglatoare factorul .

2. Creterea catenei. Dup iniiere factorul sigma abandoneaz ARN-pol. i creterea are loc prin asocierea ribonucleozidtrifosfailor la captul 3'-OH al catenei.

3. Terminarea. Are loc n terminator prin asocierea ARN-pol. cu alt factor proteic .

Fig. 3.2. Transcripia i maturarea ARNm.

4.Translaia ARNm. Translaia reprezint fenomenul de sintez a proteinelor pe ribozomi direcionat de matria ARNm. Secvena codonilor din ARNm este tradus ntr-o anumit succesiune de aminoacizi inclui n lanul polipeptidic ce se sintetiteaz (fig. 3.3).

Fig. 3.3. Faze ale translaiei.

1. Activarea enzimatic a aminoacizilor se formeaz nite complexe aminoacil ARNt (AA-ARNt). Aminoacizii snt activai cu ajutorul ATP, reacia fiind catalizat de enzima aminoacil ARNt sintetaza specific fiecrui aminoacid.

2. Asocierea tipurilor de ARNt (fig. 3.3.) cu aminoacizii caracteristici lor prin formarea de complexe aminoacil-ARNt cu participarea acelorai fermeni.

Fig. 3.3. Structura ARNt.3. Polimerizarea aminoacizilor cu formarea legturilor peptidice i polimerizarea lanurilor polipeptidice. Acest proces are loc pe ribozomi sub controlul matriei ARNm n corespundere cu codul genetic.

Fig. 3.4. Reprezentarea schematic a biosintezei proteinelor.

PAGE 1