¡Descarga Primers 7 Temes y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity!
INTRODUCCIÓ A LA BIOLOGIA CEL·LULAR
1.1. Observació de cèl·lules -La qualitat d’una imatge depèn de la resolució, no dels augments. Es simbolitza amb “d” i es defineix com el diàmetre de l’objecte més petit que podem veure. Com més petita sigui d, millor. d = 0’612 · λ d = resolució n · sen α λ =longitud d’ona n = índex de refracció α = ½ angle conus llum
La resolució depèn de la il·luminació, de les característiques del medi i de les del propi aparell que farem servir. 1 mm = 10 3 μ m = 10 6 nm = 10 7 Å
El límit de la resolució de l’ull humà és de 0’2 mm de diàmetre. La major part de les cèl·lules no les podem veure. Lupa binocular: Serveix per veure grans cèl·lules, com ara embrions, o cèl·lules vegetals. Amb aquest aparell no cal preparació. Sembla un microscopi i es fa servir als laboratoris de fecundació in vitro. Microscopi òptic: Té una resolució de 0’2 μm. Podem veure orgànuls grossos, com ara cloroplasts, o nuclis. No podem veure orgànuls més petits. Microscopi electrònic: Resolució de 0’1 nm. Podem veure fins i tot àtom, però en mostres biològiques el límit de resolució és de 2 nm. Podem veure grans proteïnes.
Microscopis òptics Consisteixen en una bombeta que emet un feix de fotons. Arriben a les lents del condensador i seguiran fins les lents de l’objecti i l’ocular, que augmenten la imatge. És necessari preparar la mostra per a que travessin un número determinat de fotons. Preparació de mostres per microscòpia òptica -Per suspensions cel·lulars:
- Extensió
- Fixació: -alcohols (deshidratació) -aldèhids (ponts creuats entre macromolècules)
- Tinció: colorants “específics” (hematoxilina per proteïnes amb aminoàcids bàsics, eosina per DNA i altres molècules àcides) -Per teixits sòlids:
- Fixació
- Inclusió: ceres que solidifiquen al refredar o resines que polimeritzen
- Tall: amb el microtom es poden fer talls molt fins entre 1-10 μm de gruix)
- Tinció El microtom és una ganiveta que va pujant i baixant i talla la mostra en cera que hi havia al braç, el qual va girant i traient petites porcions de la mostra, i els talls van quedant enganxats a la ganiveta.
Tipus de microscopis òptics
- M. O. Convencional: El que utilitzarem a pràctiques. S’obté una bona resolució de 0’2 μm. S’hi arriba amb l’objectiu de 100 augments, que arriben a augmentar fins a 1000 la grandària de la imatge. El problema és que s’ha de tenyir la mostra (a no ser que ja sigui de color) i per tenyir la mostra, prèviament s’ha de fixar, i per fixar-la, matar-la. Només es fa servir amb mostres que no importa matar. (1000 x).
- (^) M. O. de contrast de fases: Té pitjor resolució. Només es veu fins 400 augments. Augmenta el contrast de la mostra i permet veure cèl·lules sense tenyir. En una mostra no tenyida, el fotó que arriba a la cèl·lula es retarda, però després es recupera i per tant no es veu res. Amb el microscopi de contrast de fases es pot veure perquè té un sistema d’anelles que permet que hi hagi canvi a la longitud d’ona. (400 x).
- M. O. de Nomarski: Té una resolució com l’anterior (400 x). També permet veure cèl·lules sense tenyir i, a més a més, en relleu. Es fa servir en la microinjecció de DNA, el protocol que s’utilitza per obtenir els animals transgènics. S’injecta el DNA en pronuclis de l’animal. Llavors hi haurà dos pronuclis.
- M. O. De fluorescència: S’utilitza molt perquè permet aplicar tècniques que donen especificitat a l’hora d’observar una part concreta de la cèl·lula. Es veu to negre i la mostra en color. La fluorescència és el procés que es dóna quan una
successivament. Guardem les imatges a l’ordinador i al final les ajuntem totes per a formar una.
Microscopis electrònics Tots fan servir electrons en comptes de fotons o llum làser. Els electrons tenen una longitud d’ona (λ) més petita i a que d sigui més petita (exemple de les cordes i les pilotes). Tots tenen un filament tungstè que emet electrons que s’acceleren entre la diferència de potencial de l’ànode. No valen per a cèl·lules que volem mantenir vives, perquè s’han de fixar.
Tipus de microscopis electrònics
- (^) M. E. De transmissió (MET): La mostra es troba en unes reixetes i han de passar entre el 50 % i el 90 % d’electrons, i per tant els talls han de ser fins. Sota posem una pantalla, de forma que s’hi formi un punt clar per on passin els electrons. Electró que incideixi -> punt clar. El fet que incideixi o no depèn del nº atòmic que hi hagi a la mostra. Els de nº atòmic baix deixen passar. El problema a les mostres biològiques és que tots els electrons passen. Llavors farem servir sals de metalls pesants, com ara d’osmi, que té afinitat pels lípids. Les membranes (constituïdes per lípids) quedaran impregnades per osmi. Per tant hi haurà osmi a la part fosca del mitocondri. També es localitzen proteïnes específiques al MET per immunogold.
- M. E. Rastreig / barrido / scanning (MES ): Es pot veure perquè els electrons reboten a la mostra. Això fa que veiem el seu relleu. Posem a sobre de la mostra una capa fina de metall pesant. No podem veure cèl·lules vives, però es pot veure què havien fet. El problema és que té poca resolució. Farem servit també MET i preparem la mostra en criofractura. El que es fa és congelar la mostra amb nitrogen líquid (-196ºC) i se li dóna un cop i es trenca per la part on hi ha les dues capes de les membranes. Això ens permet veure l’interior, entre capa i capa. Tenim la mostra sobre el suport i hi tirem platí. A continuació fem un motlle de carboni (transparent als e-^ ). Quan tenim les dues capes podem dissoldre enzimàticament la mostra i observem el motlle al MET. Veurem zones fosques on hi hagi platí.
1.2. Tècniques d’estudi de les funcions cel·lulars
Com detectar i quantifica proteïnes i altres molècules dins les cèl·lules amb anticossos (immunofish, immunogold) i isòtops radioactius. Qualsevol producte químic a la natura és una barreja d’isòtops, amb el mateix nombre d’e -^ i de p+^ però amb diferents neutrons. Ex: H -> 1 H 3 H
C -> 12 C 14 C P -> 31 P 32 P
Els estables no canvien amb el temps, però els inestables sí, mitjançant rajos gamma (γ). Poden impressionar pel·lícules fotogràfiques (radiografies). Els inestables es fan servir per formar molècules orgàniques. Les cèl·lules no distingeixen les molècules normals de les radioactives i les cèl·lules les faran servir com a normals. Després observem les cèl·lules i hi posem una emulsió fotogràfica. Al llarg dels dies, la molècula radioactiva anirà impressionant la pel·lícula fotogràfica amb rajos γ. Després es tenyeix i revelem la pel·lícula. La tècnica de caça i captura serveix per veure un procés a diferents temps (dibuix).
1.2.2 Detectar seqüències específiques de DNA dins les cèl·lules (FISH) Les tècniques de FISH consisteixen en tenir DNA d’una cèl·lula ficat al portaobjectes (DNA diana). Per altra banda tenim el DNA sonda marcat per un fluorocrom. Prim s’ha de desnaturalitzar amb calor i separar de forma que quedin cadenes senzilles. S’ha de deixar que hi hagi rehibridació baixant la temperatura. Llavors s’analitzarà i es veuran els marcadors. La sonda de DNA es compra, o es sintetitza i es marca (si coneixes la seqüència). Després es fa microdissecció i s’amplifica el DNA mitjançant el PCR es fan còpies i es marca. El FISH serveix per detectar determinades seqüències de DNA dins del nucli interfàsic. Hi ha trisomies viables: la del 21, 13, 18, XO (monosomia), XXX, XYY, XXY. Es fa servir per diagnosi d’anomalies prenatal. També es fa servir per localitzar seqüències de DNA sobre cromosomes mitòtics. Els centròmers tenen seqüències similars (excepte l’Y). També es fa servir per diagnòstic oncològic i deontològic. Hi ha un fenomen que s’anomena translocació. Es produeix quan dos cromosomes es trenquen i formen un nou amb material genètic intercanviat. Hi ha un cromosoma anomenat Filadèlfia 9,22, que es produeix quan el cromosoma 9 (abl) es trenca i el cromosoma 22 (bcr) també i es transcriuen junts, donant lloc al nou cromosoma.
Tema 2: DNA
- Estructura del DNA L’àcid nuclèic és un polímer de nucleòtids. Els nucleòtids estan constituïts per un sucre de cinc carbonis, al que es troben units un o més grups fosfats i una base que conté nitrogen. Al DNA, el sucre és la desoxirribosa unida a un grup fosfat i la base pot ser A, T, G o C (adenina, timina, guanina o citosina). Els nucleòtids estan units entre si en una cadena a través dels sucres i dels fosfats. La base és l’únic que canvia en cadascun dels quatre tipus de subunitats. Els nucleòtids s’uneixen entre si per mitjà d’un enllaç entre el tercer carboni (3’) de l’últim nucleòtid del polímer i el cinquè (5’) del nucleòtid que s’hi afegeix. Creixen en direcció 5’->3’. L’enllaç s’anomena fosfoestèric i es fa entre el radical hidroxil (-OH) del tercer carboni i el radical fosfat del nucleòtid que s’hi afegeix. Les seqüències de bases de dos polímers de nucleòtids són complementàries (unions A-T, G-C) es poden associar i formar una doble hèlix són antiparal·leles, és a dir, tenen enllaços 5’-> 3’ orientats en diferent sentit, complementàries i enrotllades l’una sobre l’altra. Polaritat: Sucre-fosfat formen l’esquelet de la doble hèlix. Si tenen dos extrems diferents, vol dir que estan polaritzades. La cadena 5’ –fosfat serà el final.
2.2 Replicació del DNA La replicació del DNA és semiconservadora. Cada doble hèlix inicial serveix de motlle. Tenim sempre una cadena vella (la motlle) i una nova. La síntesi de la nova és per addició seqüencial de desoxirribonucleòtids trifosfat (dNTP). L’energia per l’addició d’aquest nucleòtid dNTP procedeix de la hidròlisi dels 2 fosfats del final. La replicació requereix que les dues cadenes antigues se separin localment (és a dir, que es trenquin els pols d’hidrogen). Les fa separar DNA helicases, que són enzims en forma d’anell. És com una cremallera que va trencant els pols. Els DNA polimerasa s’enganxen a la cadena motlle i es desplacen per sintetitzar una nova cadena de seqüència complementària. Només fan un error de cada 10 9 nucleòtids que posen. Són molt “fidels” perquè tenen capacitat autocorrectora. Si el que fan no és correcte, l’eliminen.
2.2.2 Limitacions de les DNA polimerases
Tenen dues limitacions:
- Només sintetitzen DNA direcció 5’-> 3’, és a dir s’afegeixen nous nucleòtids sobre un extrem 3’. El motiu pel qual DNA polimerasa només sintetitza 5’ -> 3’ és perquè la cadena pot continuar creixent després d’haver fet una errada. El dNTP aportarà energia. Un creixement hipotètic 3’->5’ impediria el creixement després d’una correcció perquè la font d’energia per enganxar un nou nucleòtid hauria de derivar del nucleòtid ja enganxat. Els fragments d’Okazaki són polímers de DNA. Cadascun sintetitza de 5’->3’ fins enllaçar amb el fragment d’Okazaki anterior. A mesura que es vagi obrint la forca de replicació, s’aniran formant fragments d’Okazaki. La cadena conductora és la “normal” i la retardada és la que es sintetitza a base de fragments d’Okazaki. Al final, la retardada també formarà una sola cadena contínua.
- (^) Les DNA polimerases no poden iniciar la síntesi de DNA. Sempre han d’afegir nucleòtids a un extrem 3’ preexistent. Això esdevé de la capacitat autocorrectora. Els encebadors són trossets de RNA d’uns 10 nucleòtids i els sintetitza DNA primasa. Sobre la cadena normal hi ha un encebador. A la retardada n’hi ha tants com fragments d’Okazaki. Els encebadors s’aniran eliminant. Les RNasa degradaran el RNA i es substituirà per DNA. Les DNA lligases uniran els nucleòtids per lligar fragments d’Okazaki.
2.2.3 Maquinària de replicació
- Primer trobem DNA helicasa (groc) que anirà obrint la doble hèlix.
- Després trobem les proteïnes d’unió (marró). A la cadena retardada s’enganxaran aquestes proteïnes per mantenir la cadena senzilla estirada.
- Després hi ha la DNA primasa (blau). Quan el tros d cadena senzilla és llarg, inicia un nou fragment d’Okazaki sintetitzant RNA. L’encebador el fica DNA primasa.
- DNA polimerasa va sintetitzant fragments d’Okazaki. Per a que no es desenganxin les DNA polimerasa, hi ha les proteïnes abraçadera. És una anell enganxat a la DNA polimerasa. Quan acaba de fer un fragment d’Okazaki, es desenganxen.
- (^) L’inici i l’acabament de la replicació 2.3.1. Origen de la replicació
s’escurcen amb l’edat, perquè es fan més divisions cel·lulars. Les neurones, com no fan divisions, mantenen els telòmers. Quan els telòmers arriben a una longitud mínima, la cèl·lula ja no es pot dividir més, perquè si no afectaria els gens (perquè te’ls “menjaries”). Si les cèl·lules somàtiques no es divideixen, no es renoven els teixits i és quan envellim. Les cèl·lules tumorals són somàtiques i tenen telomerasa, per això proliferen tant. Es va pensar que si treien la telomerasa, es limitaria la proliferació. Però això és un arma de doble fil, ja que afectaria les altres cèl·lules. Els telòmers, a part de permetre la divisió cel·lular, protegeixen els extrems dels cromosomes. Els extrems dels cromosomes de les cèl·lules eucariotes formen una corba (l’anomenat “loop”). L’overhang permet que el telòmer es plegui en forma de llaç, gràcies a unes proteïnes (TRF2) que s’hi enganxen i fa que s’estabilitzi. Així evitem que s’enganxin a altres cromosomes. En humans, la incidència de càncer és directament proporcional a l’edat. El 95 % de casos són carcinomes (de cèl·lules epitelials).
Les cèl·lules epitelials es van dividint, fins que hi ha un punt de control que ordena no dividir-se més. Però 1 de cada 10^4 es continua dividint. Al no tenir telomerasa els telòmers es continuen escurçant i, com són lineals, els cromosomes s’ajunten els uns amb els altres i formen coromosomes discèntrics. Són inestables, perquè si hi ha una torció i es trenquen els cromosomes (perquè cada fus tira cap a una banda), hi haurà una reorganització que potser fa que es reactivi la telomerasa. Poden produir descompensació a les dosis gèniques.
L’escurçament telomèric té relació amb el tipus de vida que es porti. L’estrès fa que en perdem més.
Els protooncògens normalment fan proliferar, però si s’excedeixen per mutació es converteixen en oncògens i en fan un excés de proliferació i es produeixen els tumors.
Tema 3: Del DNA a la proteïna
- Del DNA a la proteïna 3.1.1 Característiques generals de la transcripció La seqüència del DNA es transcriu a RNA i després es tradueix a proteïnes. Modulant la transcripció i traducció es generen més o menys proteïnes. DNA i RNA tenen estructures diferents. El DNA és de doble hèlix i el RNA és de cadenes senzilles, però amb estructures molt diverses perquè, segons els nucleòtids que les formin, es plegaran d’una forma o altra. El RNA té funció estructural i catalítica com si fossin proteïnes, a més de la genètica. Hi ha quatre tipus de RNA (mirar quadre): mRNA, tRNA, rRNA i RNA petits. Únicament la seqüència del missatger es traduirà en aminoàcids per a proteïnes. Els enzims que sintetitzen RNA són RNA polimerasa i s’encarreguen de transcriure tots els gens. La RNA polimerasa es desplaça per sobre del DNA i obre la doble hèlix i així sintetitza RNA per addicció seqüencial de NTP, copiant una de les cadenes de DNA. Després el DNA es torna a tancar. La síntesi de RNA sempre es produeix en direcció 5’->3’. Hi ha gens molt actius, que s transcriuen moltes vegades per unitat de temps. Els gens rRNA s’han de transcriure ràpidament. A cada gen només s’utilitza una de cada dues cadenes com a motlles. Per triar la que s’utilitza es fa a través d’una seqüència del DNA, que forma part del gen, que es diu promotor i que no es transcriu. Allà on es trobi el promotor serà un RNA polimerasa tindrà més afinitat.
La RNA polimerasa va copiant la cadena fins que acaba i s’allibera.
3.1.2. Maduració de RNA
- Procariotes: Com no tenen nucli, la transcripció i la traducció es fa al mateix compartiment. Mentre es sintetitza es tradueix. -Eucariotes: Han de madurar els transcrits primaris. La maduració dels transcrits primaris del mRNA comporta tres processos: A 5’ s’afegeix la caputxa guanino-metilè i a 3’ una cua de poliadenines (poli-A). El tercer procés és l’eliminació d’introns, que no seran traduïts, i ajuntar els exons. La
Els ribosomes són estructures globulars sense membrana i són els encarregats de sintetitzar proteïnes i formar, en part, el rRNA (àcid ribonucleic ribosòmic). Els ribosomes es troben dispersos al citosol o al reticle endoplasmàtic rugós.
El RNAr (RNA ribosòmic) és el RNA que constitueixen, en part, els ribosomes. El RNAr presenta segments lineals i segments en doble hèlix, gràcies a la presència de seqüències complementàries de ribonucleòtids al llarg de la molècula. El RNAr està associat amb les proteïnes ribosòmiques i es forma una estructura relacionada amb la síntesi de proteïnes, ja que proporciona als ribosomes la forma adequada per donar allotjament al RNAm i als RNAt, portadors dels aminoàcids que formaran les proteïnes durant aquest procés.
3.2.2 Funcionament dels ribosomes
El RNA nucleolar és el RNA que associat a les proteïnes constitueix el nuclèol. S’origina a partir de diferents segments de DNA, el més gran dels quals rep el nom de regió organitzadora nucleolar. A partir d’aquest DNA es forma un RNA de 45 S que s’associa a proteïnes provinents del citoplasma. És el RNA nucleolar. A continuació, el RNA de 45 S s’escindeix en tres: un RNA de 18 S, un de 28 S i un de 5,8 S, tots tres associats a proteïnes. A aquests tres RNA se n’uneix un altre de 5 S, també associat a proteïnes, sintetitzar fora del nuclèol, al nucleoplasma, a partir d’un altre segment de DNA. A partir del primer es forma la subunitat ribosòmica de 40 s, i a partir dels altres tres, la subunitat ribosòmica de 60 S. Després, aquestes surten del nucli, s’uneixen al citosol i formen els ribosomes de 80 S.
La reacció fonamental per a enganxar aminoàcids és l’enllaç peptídic. Aquest enllaç es forma entre el grup carboxil del pèptid creixent i el grup amino del nou aminoàcid que hem d’incorporar.
3.2.4 Polirribosomes Quan un mRNA surt del nucli, se li comencen a enganxar ribosomes al seu 3’. Llavors avança i es van unint ribosomes i tot el conjunt es comença a traduir. Trobem ribosomes dispersos al citosol o a membranes o al RER.
3.2.5 Plegament de proteïnes Les proteïnes a vegades es pleguen incorrectament perquè la seva seqüència d’aminoàcids és incorrecta. També pot ser que una proteïna estigui mal plegada, tot i que tingui la seqüència d’aminoàcids perfectament. El plegament es produeix quan
surten dels ribosomes i va havent interaccions que causen el plegament. Pot succeir que la proteïna no es plegui bé i llavors l’ajuden les “cheperonines”, que són proteïnes que ajuden a plegar una altra proteïna. El nom prové de “carabina”, ja que no deixa les proteïnes soles. N’hi ha de dos tipus: hsp60 i hsp70. -Hsp70: A mesura que van sortint dels ribosomes, aquestes cheperonines comencen a ajudar al plegament. Quan la proteïna ja està plegada, es desenganxen. Si queda malament plegada actuaran les hsp60, que són post-traduccional, quan la proteïna ja està sintetitzada. -Hsp60: Els proteosomes són com una mena de barrils, on es col·loca la proteïna i s’encarreguen de deixar-la ben plegada i després la proteïna, ja arreglada, surt i va a fer la seva funció.
3.2.6 Degradació de proteïnes mal plegades Si després de la intervenció de les cheperonines la proteïna no queda ben plegada, s’haurà de degradar. El 30% de les proteïnes sintetitzades s’ha de degradar. Aquest procés es produeix dins d’unes maquinàries anomenades proteasomes, al citosol. El proteosoma és com un cilindre amb dues tapes i dintre hi ha uns enzims anomenats proteases, que són els que degraden les proteïnes. Les proteïnes són trencades en aminoàcids que es poden tornar a fer servir. Els proteosomes saben quines proteïnes han de degradar perquè van enganxades a uns petits pèptids anomenats ubiqüitines, que dirigeixen les proteïnes a degradar al proteosoma. La ubiqüitina sap a quines proteïnes s’ha d’unir per l’enzim ubiqüitina-lligasa. La proteïna mal plegada presenta parts que haurien de ser a l’interior, i per això la ubiqüitina-lligasa detecta aminoàcids hidrofòbics a la superfície i així queden marcades.
3.2.7 Acumulació d’agregats proteics A vegades les proteïnes no es degraden i formen agregats proteics entre elles. Poden adquirir mides grans i fins i tot poden acabar matant la cèl·lula i quedar a la matriu extracel·lular i danyar les cèl·lules del costat. Hi ha òrgans sensibles a aquests agregats, i el que més, és el cervell. Aquests agregats causen malalties neurodegeneratives i són d’evolució lenta. Alguns exemples son la malaltia de Huntington o l’Alzheimer. En la
espècies properes que tenen els cromosomes molt diferents en quant a morfologia, però de contingut semblant. Hi ha tècniques més precises que FISH, on s’utilitzen colorants que tenen més afinitat per determinats nucleòtids. N’ hi ha alguns que tenen més afinitat per T i G. Diapositiva translocació: pàg. 1 Els cromosomes només es troben en forma de “X” a la metafase de la mitosi. El nivell de condensació de la cromatina varia molt al llarg del cicle cel·lular. Si el DNA és massa condensat no es podrà replicar.
4.1.1 Nivells d’empaquetament de la cromatina Nivell 0 -> Doble hèlix i fa una mida de 2 nm. Nivell 1 -> Fibra de nucleosomes. Participen les histones 2H2A, 2H2B, 2H3 i 2H4. Les histones són positives, i per això s’enganxen al DNA, que té càrrega negativa. El filament de DNA (en doble hèlix) envolta els octàmers d’històmers amb 146 parells de nucleòtids. El DNA espaiador té 54 parells de bases. Nivell 2 -> Fibra en zig-zag. Fa 30 nm i hi participen les histones H1. S’enganxa a
l’espaiador. Nivell 3 -> Fibra de 300 nm (que també s’anomena llaços o bucles). Participen les no-histones. Es col·loquen a la base de la fibra. Nivell 4 -> Cromàtide mitòtica o fibra enrotllada. Fa 700 nm, per tant, dues cromàtides faran 1400 nm. Al llarg d’un cromosoma trobem molts nivells d’empaquetament. Podem trobar la eucromatina i la heterocromatina. Eucromatina: Al nucli interfàsic trobem la eucromatina poc condensada i és la que conté els gens. Han d’estar més descondensades per poder transcriure’s. Normalment està condensada en fibres de 30 nm fins a 300 nm. Això correspondrà a gens inactius, que no es transcriuen. També trobem gens inactius a 11 nm. Heterocromatina: És més fosca, amb localització perifèrica respecte el nucli. És més condensada i compacta. Els seus nivells d’empaquetament són de 300 nm en amunt. Els patrons de condensació són desconeguts i no es transcriu. N’hi ha de dos tipus: -H. constitutiva: Formada per DNA repetitiu (no conté gens). Els telòmers i els centròmers són h. constitutiva.
-H. facultativa: És la que es troba a regions de cromosomes que durant el desenvolupament embrionari es condensa molt i queden inactius. No es transcriurà més.
A les femelles, una de les X està inactivada, però en les diferents cèl·lules no sempre és el mateix cromosoma el que està inactiu. Una cèl·lula pot inactivar la X de la mare i una altra la del pare. És a l’atzar. Si els al·lels són heterozigots, només es manifestarà un dels gens en les cèl·lules derivades. Les dones són com mosaics genètics segons el cromosoma X que s’inactiva. El pèl “mosaic” dels gats per aquesta raó només es dóna en femelles.
- Organització del nucli interfàsic El nucli interfàsic és un orgànul envoltat per l’embolcall nuclear, que té una membrana nuclear externa i una membrana nuclear interna. La làmina nuclear és una xarxa interna molt ordenada, que s’enganxa a la membrana nuclear interna i pren contacte amb la cromatina. També hi ha una xarxa de filaments intermedis per l’exterior del nucli i estan fets de queratina, vimentina, etc. És una estructura molt desordenada. Les membranes interna i externa estan foradades: això són els porus nuclears, que són els llocs que connecten l’interior del nucli amb el citosol. Hi ha unes estructures de proteïnes que permeten mantenir la forma dels porus. Aquestes estructures són mòbils, que s’obren i tanquen, i deixen passar substàncies. El nucli d’una cèl·lula animal d’un mamífer té entre 3000-4000 porus. Del nucli al citosol passa mRNA, tRNA i subunitats ribosòmiques. De citosol a nucli passaran histones, polimerases, enzims de replicació, de reparació i nucleòtids.
Cada cromosoma ocupa al nucli una posició correcta.
comú a diferents tipus cèl·lules (que es codifiquen per histones, DNA, RNA polimerases, etc). També hi ha gens d’expressió característica segons el tipus de cèl·lules: Els limfòcits que codifiquen els gens Ig. Les cèl·lules epitelials que codifiquen els gens de la queratina. Les neurones que codifiquen els gens dels neurofilaments. Els reticulòcits (prec. dels glòbuls vermells) que codifiquen per hemoglobina. Aquests tipus de cèl·lules són les que determinen la diferència ¿?¿?¿? Per clonar no podríem fer servir limfòcits, eritròcits, cèl. musculars, etc.
La quantitat de proteïna activa es controla en 4 punts: -1. Control transcripcional: Quantes vegades es transcriu un gen. -2. Control del processament del RNA: Velocitat de maduració, és a dir, lo ràpid que s’activa un mRNA. -3. Control de traducció: Quantes vegades es pot traduir un mRNA. -4. Control d’activitat de la proteïna: Temps que trigarà en degradar-se (inactivar- se). El punt 1 és el més econòmic perquè si es necessita poca proteïna, doncs se’n produirà poca.
4.3.1 Control transcripcional Els gens, a més de promotors, tenen regions reguladores. Els tenen els gens procariotes i els eucariotes. Cap dels dos promotors es transcriuen. La diferència recau en què el promotor és el lloc on s’uneix la RNA polimerasa. A les regions reguladores s’uneixen les proteïnes reguladores específiques de cada gen. La unió d’una proteïna reguladora a una regió reguladora és la que permet o impedeix que la RNA polimerasa transcrigui el gen. Les proteïnes reguladores reconeixen la seqüència del DNA de la regió reguladora. La forma de la superfície de la doble hèlix canvia segons les bases i les proteïnes les reconeixen. La proteïna reguladora s’uneix per enllaços dèbils (ponts d’hidrogen, que produeix interaccions iòniques). Regulació dels gens procariotes Els gens dels bacteris s’activen o s’inactiven segons les fonts d’aliments del medi. Ho fan mitjançant proteïnes reguladores activadores o repressores. Els bacteris necessiten operó Trp (triptòfer aminoàcid). Si n’hi ha al medi, doncs no en sintetitzen.
Un operó és un conjunt de gens sota el control d’un sol promotor i una sola regió reguladora. Es necessiten tots els enzims. -Posem un bacteri E. coli dins un medi sense Trp -> la proteïna reguladora està inactiva, perquè la proteïna reguladora no reconeix la regió reguladora. Llavors no es pot enganxar a la regió reguladora. Llavors s’enganxa RNA polimerasa i es transcriuen els 5 gens. -Posem un bacteri E. coli dins un medi amb Trp -> El Trp s’enganxa a la proteïna reguladora i es canvia la forma i l’activa. Així reconeix la regió reguladora i s’enganxarà. Per tant, RNA polimerasa no s’enganxarà al promotor i els 5 gens no es transcriuran (seran inactius). Activadores: La unió de la proteïna reguladora a la regió reguladora permetrà que RNA polimerasa unida al promotor pugui transcriure el gen. Operó lac (lactosa): E. coli -> Si hi ha glucosa és l’únic sucre que fan servir. La lactosa es fabrica quan no hi ha glucosa. Medi sense glucosa: Activació de l’enzim adelinat ciclasa. Agafa ATP del bacteri i el transforma en cAMP (AMP cíclic), que s’uneix a una proteïna reguladora anomenada CAP i s’activa. És capaç d’unir-se a la regió reguladora i això permet que RNA polimerasa transcriu el gen. Això codifica el gen que permet degradar lactosa. Gens actius per degradar lactosa.
Regulació dels gens eucariotes. Diferències: -1. En eucariotes, normalment les proteïnes reguladores són activadores. -2. En eucariotes, a més de les proteïnes reguladores, es necessita la participació de factors generals de transcripció. Els factors generals de transcripció són proteïnes petites que s’uneixen al promotor (la caixa TATA) o a la pròpia RNA polimerasa. No són reguladores, són molt generals. Les mateixes intervenen a la transcripció de tots els gens. -3. La regió reguladora pot quedar lluny del promotor. El DNA s’ha de plegar per a que la proteïna reguladora prengui contacte amb RNA polimerasa. -4. El grau de condensació de cromatina determina que el DNA sigui accessible a les proteïnes reguladores. A la cromatina molt condensada les proteïnes no reconeixeran la regió reguladora. Es modifica el grau de condensació mitjançant l’acetilació d’histones (H3 i H4). Acetilar vol dir afegir un grup –CH3-CO. Si l’acetilació és baixa, la cromatina estarà molt condensada i viceversa.
