14. GAIAHERENTZIAREN OINARRI

MOLEKULARRA

0. SARRERA● 1953an Watson eta Crick-ek DNAren helize bikoitzaren egitura jakinarazi zutenean, genetikaren alor berri bati eman zioten hasiera: Genetika Molekularrari.● Genetika Molekularrak material genetikoaren antolamendua, funtzionamendua, erreplikatzeko modua, eragiten dioten faktoreak eta proteinak eratzeko prozesua aztertzen ditu.

1. DNA, INFORMAZIO GENETIKOAREN ERAMAILEA

● DNA geneez osaturik dago:● GENEA= Zelula edo organismo baten entzimen eta proteinen sintesia kontrolatzeko informazioa duen, bere burua kopiatzeko gauza den, mutazio-maila baxua duen eta kromosometan kokaturik duen DNA zatia da.

1.1. DNAa MATERIAL GENETIKOA DA

● DNA informazio genetikoaren eramailea izatearen lehengo froga F. Griffith-ek eman zuen 1928an.

GRIFFITH-EN ESPERIMENTUA: TRANSFORMAZIOA

● Griffith neumonia gaitza aztertzen zegoen. Horretarako gaixotasunaren eragile den Streptococcus pneumoniae bakterioaren 2 andui zituen:● R anduia– Honek ez du gaixotasunik eragiten.– Mikroskopioan itxura zimurra du, ez baitauka polisakarido-kapsularik. Ondorioz, globulu zuriek fagozitatu egin dezakete.● S anduia– Gaixotasun eragilea. Heriotza eragiten zuen saguetan.– Polisakarido-kapsulak itxura leuna eta sistema inmunologikoaren aurrean babesa ematen dio.

● Griffith-ek zera behatu zuen:– S anduiko zelulak injektatuz gero saguak hil

egiten ziren.– R anduiko zelulak injektatuz gero saguak ez

ziren hiltzen.– S anduiko zelulak berotuz gero jada ez ziren

hilgarri suertatzen (kapsula apurtzen baitzen).– Baina, R anduikoa eta inaktibatutako S

anduikoak nahastean, berez esperatzekoa bazen ere gaixotasunik ez garatzea, bada saguak hil egiten ziren.

● Esperientzia honek ondorioztatzen zuen S zelula hiletako zerbaitek S motako zelula bihurtzen edo transformatzen zituela R motako bakterioak.● 1944an O. Avery-k, C. MacLeod-ek eta M. McCarty-k substantzia transformatzailearen izaera deskubritu zuten: DNA

Oswald Avery

Colin MacLeod

HERSHEY-CHASE ESPERIMENTUA● DNA material genetikoa denaren beste froga bat T2 birus bakteriofagoekin A. D. Hershey-k eta M. Chase-k egindako esperimentuek eman zuten.

Martha Chase eta Alfred Hershey, 1953.

● Hersheyk eta Chasek T2 fago izeneko birusa erabili zuten esperimentuan. Fagoak egitura sinplea du, bi osagaiz osaturik baitago: material genetikoa eta hura babesten duen proteinazko geruza bat. ● Fagoak bakterioen kanpo-geruza erasotzen dute eta beren material genetikoa injektatzen dute; ondoren, bakterioaren makineria genetikoak birusaren ale berriak ekoizten ditu. Birusaren proteinazko geruza bakterioaren kanpoaldean itsatsita geratzen da.● Lehen esperimentuan, fagoaren DNA fosforo-32 erradioaktiboz markatu zuten. Proteinak osatzen dituzten 20 aminoazidoetan ez da fosfororik agertzen. Ondoren, fagoek E. coli infekta zitzaten eragin zuten, eta gero birusen proteinazko geruza ezabatu zuten infektatutako bakterioetatik zentrifugazio bidez. Erradioaktibitatea proteinazko geruzetan ez zela ageri, bakterioetan soilik zegoela ikusi zuten.

● Bigarren esperimentuan, fagoak sufre-35 erradioaktiboz markatu zituzten. Sufrea ez da ageri DNAn, baina bai zisteina eta metionina aminoazidoetan. Bakterioak eta birusen proteinazko geruzak banatu ondoren, erradioaktibitatea geruzetan soilik ageri zela frogatu zuten. Honela, bakterioa infektatzen duena DNAa dela ebatzi zuten

2. INFORMAZIO GENETIKOAREN JARIOA

● DNAren egitura eta funtzioa aurkitu aurretik Genetikak gene kontzeptuaren definizio hau zuen:

● GENEAREN DEFINIZIO KLASIKOA● Genea herentziaren funtsezko unitatea da, kromosomaren eremu fisikoa eta funtzionala, belaunaldi batetik hurrengorako informazio genetikoa daramana, eta organismoari karaktereak eta birkonbinazioa izateko gaitasuna ematen dizkiona. Birkonbinazio hori, aldagarritasun genetikoaren eragile nagusia da.

2.1. GENEEN EGITURA

● DNAren ikerkuntzan emandako aurrerakuntzek, ordea, genearen definizioa moldatuz joan dira. Hipotesi ezberdinak egon dira:

– GENE BAT / ENTZIMA BAT HIPOTESIA–Gene baten aldaketak entzima baten funtzionamenduan aldaketak eragiten zituela ikusi ondoren proposatu zen.

– GENE BAT / PROTEINA BAT HIPOTESIA–Entzima guztiak proteinak direla dioen printzipioan oinarrituz.

– GENE BAT / POLIPEPTIDO BAT HIPOTESIA–Proteinak polipeptidoz osaturik daudelako; horren arabera, gene bakoitzak polipeptido bat kodetuko luke.

● Egun, kontzeptua zabaldu egin da, geneak bi sekuentzia mota baititu: egiturazkoa eta adierazpena erregulatzen duena.● Gainera, egiturazkoaren RNAn exon izeneko eskualde kodetzaileak eta intron izeneko ez-kodetzaileak daude.

2.2. INFORMAZIO GENETIKOAREN JARIOA

● DNAk gordetzen duen informazio genetikoa nola “irakurtzen” edo jariatzen den azaltzeko, jatorrizko azalpenaren arabera, adituek uste zuten DNAtik RNAra zihoala, eta RNAtik proteinetara; gainera, DNA autoerreplikatu zitekeen.

DNA RNA PROTEINA

● Gaur egun, hainbat aurkikuntzek eskema zaharkitu hori moldatu arazi dute:

– RNA baliogarri izan daiteke DNAren sintesirako molde gisa, zenbait birusekin ikusi den moduan (HIESaren birusa kasu). Azken hauek alderantzizko transkriptasa edo atzeratranskriptasa izeneko entzimari esker RNA birikoaren osagarri den DNA katea sintetiza dezakete. Entzima hau inplikaturik dago tumorea eragiten duten birusekin.

– RNAk bere burua erreplikatzeko molde gisa jardun dezake, fago batzuetan ikusi den moduan.

DNA RNA PROTEINA

3. DNAren ERREPLIKAZIOA● DNAren erreplikazioaren bidez, DNA bikoiztu eta bere bi kopia berdin-berdinak lortzen dira.● Interfaseko S fasean gertatzen da.● Ezinbestekoa da zatiketa zelularrerako.

● Erreplikazioa gertatzeko moduari buruz 3 hipotesi daude:

A) KONTSERBAZIOZKOA– DNA bikoiztu egiten da eta zelula-alaba batek jatorrizko DNA mantenduko du osoki eta besteak and kopia berria.

B) BARREIADURAZKOA edo SAKABANATUA

– DNA bikoiztu egiten da eta sortutako DNAk jatorrizkoaren zatiak izango ditu tartekatuta; modu berean, jatorrizko DNAk ere zati berriak izango ditu tartekatuta.

C) ERDIKONTSERBAZIOZKOA– Jatorrizko DNAren harizpi biak banandu egiten dira eta bakoitza berriaren molde gisa jarduten du. Hortaz, molekula-alaba bakoitzak jatorrizkoaren harizpi bat eta harizpi osagarri berri bat izango ditu.– Meselson-Stahl-en esperimentuari esker, egun azken hipotesi hau da onartuena.

● Erreplikazioa entzimek eta izaera entzimatikorik gabeko beste proteina batzuek kontrolatzen dute.● Garrantzitsuenak:

– DNA-polimerasak● Fosfodiester loturen eraketa 5'→3' norabidean katalizatzen

dute.● Prokariotoetan 3 polimerasa mota antzeman dira:

– DNA-polimerasa I (pol I): DNAren sintesiko akatsak zuzendu, hutsuneak bete, primer-ak ordeztu...

– DNA-polimerasa II (pol II): apurketa txikiak konpondu– DNA-polimerasa III (pol III): DNAren polimerizazioa.

ERREPLIKAZIOAN PARTE HARTZEN DUTEN ENTZIMAK

– Helikasak● Helize bikoitza irekitzen dute, base osagarrien arteko H-zubiak

apurtuz.– Topoisomerasak

● DNA helizea desbiribilkatzen du.● DNA girasa da ezagunena.

– Primasa● Erreplikazioa hasteko beharrezkoa den RNA hasle edo primer-a

eratzen duen entzima.– SSB proteinak

● Eratzen diren DNA kate bakunak lotzen dituzte.– DNA-ligasa

● Kate bereko bi zati lotzen ditu.

● Lehenik eta behin prozesua bakterioetan (prokariotoetan) gertatzen den bezala ikusiko da, sinpleagoa baita eta ondoren, eukariotoetan agertzen diren desberdintasunak azalduko dira.

● DNAren erreplikazioa aldi berean ematen da DNAren harizpi bietan, hau da, bi norabidekoa da.● Erreplikazioa, erreplikazio jatorria edo sorlekua izeneko DNA puntu jakinean hasten da. Puntu horretan helikasa izeneko entzimak bi harizpiak bananduko ditu base osagarrien arteko H-zubiak apurtuz. ● DNA polimerasak kateak bikoizten hasiko dira, fosfodiester loturak katalizatuz. Horretarako fosfato loturen energia (ATP...) erabiliko.

3.1. ERREPLIKAZIOA PROKARIOTOETAN

● BAINA, arazo bat dago: DNA kateak antiparaleloak dira, hau da, kate bat 5'→3' norabidean sintetizatuko da eta bestea 3'→5' norabidean. Polimerasa ezagun guztiek, baina, 5'→3' norabidean soilik lan egiten dute.

● Horregatik, erreplikazioa 2 modutan egingo da:– ERREPLIKAZIO ETENGABEA

● 3'→5' norabidean egingo da, polimerasak 5'→3' harizpi osagarria jarraian sintetizatuko du.

● Sintetizatuz doan kateari kate aurreratua edo gidaria deritzo.

● Iraupen mugagabea izan dezake. Pol-III-ak ez du moldea utziko ahalik eta kate osoa erreplikatu arte.

– ERREPLIKAZIO ETENA● 5'→3' zatian egingo da. Horretarako polimerasak

Okazakiren zatiak izeneko zatitxoak erreplikatuko ditu 3'→5' norabidean (beti ere 5'→3' norabidean sintetizatuz), harizpiak banandu eta lekua egin ahala; ondoren, ligasen bitartez, Okazakiren zati horiek bata bestarekin lotuko dira.

● Sintetizatuz doan kateari kate atzeratua deritzo.

● Oro har, erreplikazioan hiru etapa bereizten dira:

1) HASIERA2) ELONGAZIOA edo

LUZAPENA3) AMAIERA

1) HASIERA● Erreplikazioa hasten den gune berezia (erreplikazio jatorria edo sorlekua) ezagutzeko proteinak behar dira, DNA proteinak edo proteina hasleak (Initiator proteins). Gune berezi hau beti puntu berean agertzen da, erreplikazioaren jatorria adierazten duen sekuentzia espezifikoa da. DNA proteinek sekuentzia hori ezagutzeko, RNA molekula txikiak izaten dituzte eta hauek sekuentzia horrekin osagarriak dira. Honela, bertan kokatzen dira proteina hauek.

● Jarraian, DNA jatorri puntuan ireki egin behar da.● Bi kateak era plektonikoan tolestuta daudenez, banandu ahal izateko helizea desegin behar da. Hemen tentsioa sortzen da eta hau leuntzeko topoisomerasak daude. Topoisomerasek katea puntu batean moztu, buelta batzuk desegin eta berriro lotzen dute, bananduta egotea baimenduz. SSB proteinak (single-stranded DNA binding proteins edo DNA monokatenarioari lotutako proteinak) kateak bananduta mantentzen dituzte, elkartzeko joera baitute.

● Erreplikazioa gertatzen den puntuan erreplikazio sardexka deiturikoa sortzen da.

ZEBADOREEN SINTESIA ● Erreplikazioa has dadin DNA-polimerasa III-ak derrigorrean haslea (zebadorea edo primer-a) behar du, hots, 3'-OH askea izango duen RNA kate laburra (10-60 nukleotido).● Haslea RNA-primasa edo RNA-polimerasa delakoak sintetizatuko du (transkripzio entzima).

● Erreplikazioa puntu batean hasi eta gero bi aldeetara zabaltzen da. Bi aldeetan kate berriak sortuko dira, bata era jarraian eta bestea zatika.● Fase honen barruan, beraz, bi motatako luzapenak bereiz daitezke:

● Harizpi gidariaren luzapena (modu jarraian egiten dena).

● Harizpi atzeratuaren luzapena (zatika egiten dena).

● Hala ere, bi harizpiak modu koordinatuan luzatzen dira.

2) ELONGAZIOA edo LUZAPENA

● Harizpi gidariaren luzapena era oso errazean gertatzen da:

● DNA polimerasak hasletik hasi eta beti ere 5'→3' norantzan, hazten ari den DNA kateari nukleotido berri bat lotzen dio. Horretarako, polimerasek substratu bezala nukleotido trifosfatoak erabiltzen dituzte. Hauek erreakzio itzulezinak dira.

(DNA)n + dNTP ↔ (DNA)n+1 + Pi

● Harizpi atzeratuaren sintesiak konplexutasun handiagoa du:

● Erreplikazioa zatika egingo da, begizta zabalduz doan heinean. Sortutako zatiei Okazakiren zatiak deritze.

● Kasu honetan ere, hasieran hasle bat sintetizatzea beharrezkoa izango da. Katea beste puntu batean irekitzean, beste okazaki zati bat sintetizatzen da eta horretarako, beste hasle bat behar da.

● Okazaki zati bakoitzak 200-500 nukleotido izan ditzake. Hori etengabe gertatuko da.

● Pol-III entzima hasletik hasita hasiko da Okazakiren zatia sintetizatzen ahalik eta hurrengo haslera iritsi arte. Orduan, gelditu eta askatu egingo da DNAtik.

● Beraz, bigarren katea ez-jarraitua izango da eta bertan RNA kate txikiak daude. Hau ezin da horrela gelditu, hasleak kendu, haien ordez DNA jarri, eta kate zatiak elkartu egin behar dira. Hau, katea luzatzen ari den neurrian gertatzen da eta ez amaieran.● RNA zatiak kendu eta DNAz betetzeaz DNA polimerasa I arduratzen da. RNA zatiak kentzeko 5´->3´ exonukleasa aktibitatea behar da. ● Kentzen direnak erribonukleotidoak dira eta jartzen direnak desoxirribonukleotidoak, hots, RNAren ordez DNA jartzen da. ● Ondoren, okazaki zatiak elkartzeko DNA ligasa entzima erabiltzen da. Honek bi muturren artean ester lotura eratzen du. Erreakzio honetan ATPak koentzima gisa jokatzen du.

● DNA molekuletan amaiera azaltzen duen sekuentzia berezi bat dago, Ter bezala ezagutzen dena. ● Prokariotoen kasuan ez da beharrezkoa, DNA zirkularra baita.

3) AMAIERA

● Erreplikazioa oso antzekoa da eukariotoetan eta prokariotoetan, baina eukariotoetan material genetikoa konplexuago izanik, berezitasun hauek ditu:● DNA kateak oso luzeak direnez, erreplikazioa zenbait puntutan hasten da aldi berean, eta erreplikon izeneko erreplikazio unitate asko eratzen dira, bakoitza bere erreplikazio jatorriarekin eta amaiera-puntuarekin.

3.2. ERREPLIKAZIOA EUKARIOTOETAN

● 5 DNA-polimerasa mota daude (α, β, γ, δ, ε).● Eukariotoetan DNA histonekin lotuta dago. Horrek, batetik zaildu egiten du erreplikazioa eta, bestetik, histonak eurak ere bikoiztu behar direla suposatzen du.● DNAren erreplikazioa telomerora heltzean osatzen da. Hala ere, azken RNA zebadorea ezabatzen denean, harizpi atzeratua osatu barik gelditzen da, DNA polimerasak ezin baitu 3'→5' norabidean sintetizatu. Horren ondorioz, zelula zatitzen den bakoitzean telomeroa laburtzen doa. Fenomeno hori apoptosiarekin lotuta dago.

3'

3'

5'

5'

RNA zebadorea

– Lineala izateak duen arazo bat, puntu desberdinetan hasitako kateek bat egiten dutenean, katearen mutur batean bete gabeko zati bat geratzen dela da. Zati bat galdu eta katea laburtu egiten da. –Arazo hau konpontzeke dago, haslea kentzen denean ez dagoelako katea luzatzeko beste mutur bat. Honek DNA lineal bat erreplikatzen den bakoitzean molekularen zati txiki bat galtzen dela esan nahi du.– Beraz, erreplikazio bakoitzean informazio genetikoaren zati bat galtzen da. Honek eraginik ez izateko, gure DNA molekulen muturretan dauden sekuentziak bereziak dira. Telomero izena ematen zaie. Sekuentzia errepikakorrak dira eta ez dute informazio genetikorik gordetzen, beren funtzioa informazioa babestea da. Zahartzean ordea, telomeroak agortzen joaten dira eta horrek arazoak dakartza.

–Gure organismoko zenbait zelulek telomeroak eraberritzeko ahalmena dute. Hauek zelula birsortzaileak dira, hau da, gametoak (obulu eta espermatozoideak). Izaki berriak sortzen dituztenez, ahalik eta telomero gehien sortu behar dituzte. Zelula hauetan telomerasa izeneko entzima bat dago eta honek telomeroak eraberritzeko balio du.–Berez, zelula guztiek dute telomerasa sintetizatzeko gaitasuna, baina zelula birsortzaileetan gene hori erabilgarria den bitartean, besteetan ez da horrela. Hau, zelulen espezializazioagatik gertatzen da, denek informazio bera baitute.–Honekin erlazionatuta minbizia dago. Minbizian zelulak etengabe erreplikatzen dira. Horretarako, telomerasa beharrezkoa dute. Entzima hau inhibituz, erreplikazioa eten egiten da.

4. TRANSKRIPZIOA

● Gene bateko base nitrogenatuko sekuentzia batetik RNAm-ko base nitrogenatu osagarrien sekuentzia batera igarotzeko prozesua da.● RNAm-a oinarri hartuta kate polipeptidikoa sintetizatuko da ITZULPENean.

Transkripzioa: DNA → RNA

Itzulpena: RNA → PROTEINA

● Eukariotoetan nukleo barruan egiten da; prokariotoetan, zitoplasman.● Baldintzak:

– Molde gisa jarduten duen DNA katea.– Entzimak:

● RNA-polimerasek kontrolatzen dute.– Prokariotoetan bakarra dago– Eukariotoetan 3: RNA-polimerasa I, II eta III.

– A, G, C eta U erribonukleotido trifosfatoak.● RNA-polimerasak 5'→3' noranzkoan lotzen ditu.

●Transkripzioa 4 fasetan egiten da:A) HASIERAB) ELONGAZIOAC) AMAIERAD) HELDUTASUNA

4.1. TRANSKRIPZIOAREN FASEAK

A) HASIERA● Etaparik konplexuena.● RNA-polimerasak DNAaren sekuentzia jakina duen eskualde espezifiko bat ezagutzen du: sustapen-zentroa edo promotorea. Berau ezagutzeko, ordea, ezinbestekoak ditu transkripzio-faktore (TF) delako proteinak.● Sustapen-zentrora lotu eta RNA-polimerasa aktibatu egiten da: konformazioa aldatu eta DNA helizearen bira bat desbiribilkatzen du. Honela, transkripzio burbuila izenekoa agertzen da. Burbuila hori hurrengo etapan zehar lekualdatuz joango da.

PROKARIOTOETAN● 2 sustapen-zentro edo promotore daude, hasiera-puntutik 10-25 nukleotido lehenago kokatuak.● Sustapen-zentro horien sekuentziek baserik ohikoenak biltzen dituzte: TTGACA eta TATAATEUKARIOTOETAN

● Promotore asko, ohikoena TATA kutxa edo TATA konpartimentua izenekoa da.● Hasiera-puntutik 25 nukleotido inguru lehenago kokatua dago.● Konpartimendua identifikatzeko ezinbestekoak dira transkripzio-faktore izeneko proteinak (TF proteinak). Hauek RNA polimerasaren lotura bideratzen dute, bai eta bere aktibitatea erregulatu ere.

B) ELONGAZIOA● RNA-polimerasak DNA moldea 3'→5' noranzkoan irakurtzen du, beraz, RNAaren hazkundea 5'→3' egiten du. ● Horretarako eratzen doan RNA katearen 3'-OH muturrari erribonukleotido berriak lotzen dizkio.● Lotura fosfodiesterra eratzeko behar den energia, fosfatoen arteko loturak hidrolizatuta lortzen da.● Erribonukleotidoak osagarritasunaren arabera gehituko ditu.

EUKARIOTOETAN● Exonak eta intronak transkribatzen dira.● RNAaren lehenengo 30 nukleotido lotu ondoren, 5' muturrean metilguanosina trifosfato txanoa (CAP) gehitzen da. Honek itzulpenean hasierako seinale gisa jokatuko du.

Adición al extremo 5' de la estructura denominada caperuza o casquete (o CAP, su nombre en inglés) que es un nucleótido modificado de guanina, la 7-metilguanosina, que se añade al extremo 5' de la cadena del RNAm transcrito primario (ubicado aún en el núcleo celular) mediante un enlace 5'-fosfato → 5'-fosfato en lugar del habitual enlace 3',5'-fosfodiéster.[1] Esta caperuza es necesaria para el proceso normal de traducción del RNA y para mantener su estabilidad; esto es crítico para el reconocimiento y el acceso apropiado del ribosoma.

C) AMAIERA● RNA-polimerasak DNA moldean amaiera-sekuentzia topatu arte jarraitzen du lanean.PROKARIOTOETAN

● Amaiera-sekuentzia eskualde palindromikoa da (irakurketa bera dauka ezkerretik eskuinera zein eskuinetik ezkerretara).● RNAk urkila bat eratzen du eta RNAm-a DNAtik banandu egiten da.EUKARIOTOETAN

● Prokariotoetan antzerako urkila eratzen da.● Ebaketa-seinalea TTATTT da.● RNAa banatzean 3' muturrean poli-A izeneko 200 adenina inguruz osatutako katea lotzen zaio (poliadenilazioa).

D) RNA-AREN HELDUTASUNA● Transkripzio-prozesutik zuzenean lortzen den RNAari transkriptu primarioa edo RNAaren aurrekaria deritzo.

PROKARIOTOETAN● RNAm-ak ez dauka aurrekaririk, beraz, berehala erabil daiteke.● RNAt eta RNAr-ek badute transkriptu primarioa.

EUKARIOTOETAN● Eraturiko RNAak ezin dira zuzenean erabili, RNAaren heldutasuna edo transkripzioaren osteko prozesamendua izeneko prozesua bete behar dute.–Nukleoan egiten da.–SPLICING-a edo ebakitze edo heltze izeneko heltze-prozesuan transkribatuaren intronak ezabatu eta exonak elkartu egiten dira.

BIDEOAK DNA trancription Transcription Transcription & Traduction EUKARIOTIC TRANSCRIPTION

5. KODE GENETIKOA● KODE GENETIKOA, RNAaren base nitrogenatuen eta horrek kodetzen dituen aminoazidoen arteko lotura da.● Egiaztaturik dago 20 aminoazidoen kodetzea 3 nukleotidoko sekuentzien bidez zehaztuta dagoela: kodon edo hirukote delakoen bidez.

KODE GENETIKOAREN EZAUGARRIAK

A) DEGENERAZIOA● Degenerazioa aminoazido bat kodon batek baino gehiagok kodetzen duenean gertatzen da.● Aminoazido bera kodetzen duten kodonei kodon sinonimo deritze. ● Aminoazido batzuk 6 kodon sinonimo ere izan ditzakete.

B) UNIBERTSALTASUNA● Kode genetikoa ia unibertsala da, edozein organismo izanda ere, ia gehienetan kodon eta aminoazidoen arteko itzulpena berbera baita.

C) HASIERAKO KODONA● AUG kodona metionina kodetzen duen bakarra da.● Kasu gehienetan hasierako kodon gisa jarduten du.

D) NORANZKOKO KODONA● 61 kodonek zuzentzen dute aminoazidoen sarrera proteinetan.

E) AMAIERAKO edo STOP KODONA● UGA, UAG eta UAA kodonak dira.

6. ITZULPENA● RNAm-ko baseen sekuentzian dagoen informazioa proteina bateko aminoazidoen sekuentzia batera itzultzeko edo bihurtzeko prozesua da itzulpena.● Horretarako bitartekari bat beharrezkoa da, RNAt-a edo RNA transferentea edo garraiolaria.

● RNAt-ak hirusta itxura dauka. ● 3' muturrean CCA hirukotea du beti; adenina horrek eusten du aminoazidoa.● Aurkako besoan berriz, antikodona dago, hots, RNAm-ko kodonaren osagarria den hirukotea.● RNAt bakoitza aminoazido bakoitzeko espezifikoa da.

6.1. ITZULPENAREN AURRETIAZKO FASEAK

● Fase honetan aminoazidoak aminoazil-RNAt forman aktibatzen dira:

– Aminoazido bat RNAt-ko CCA hirukotera lotzeko ATP molekula bat xahutzen da.

– Aminoazil-RNAt-sintetasa entzimak katalizatzen du.

● Sortzen den aminoazido-RNAt konplexuari transferentzia-konplexua deritzo.

6.2. ITZULPENAREN FASEAK

● Bai prokarioto bai eukariotoetan, proteinen sintesi prozesua 3 pausutan bana dezakegu:

A) HASIERAB) ELONGAZIOAC) AMAIERA

● 3 fase horietan 3 molekula nagusik eraturiko konplexuek hartzen dute parte: RNAt-ek, erribosomek eta RNAm-ak.

A) PROTEINEN SINTESIAREN HASIERA

● Proteinen sintesia hasteko 2 seinale behar dira:● AUG hasiera-kodona RNAm-an (metionina aminoazidoari dagokiona).– Itzulpen-txanotik gertuen dagoen AUGtik hasten da beti, beraz, kate polipeptidikoko lehenengo aminoazidoa beti metionina da (amaierako N muturrean). Maiz, prozesuaren amaieran ezabatzen da.● RNAm-ko metil-GTP txanoa (cap delakoa).– Metil-GTParen hidrolisiak askatzen duen energia erribosomako azpiunitate txikia RNAm-ra lotzeko erabiltzen da.– Jarraian lehenengo RNAt-a lotuko zaio (AUGri dagokiona, alegia)

● Etapa honen amaieran erribosomako azpiunitate handia hasierako konplexura lotuko da. Honela 2 finkapen-leku dituen egitura eratuko da:

– P lekua: kasu honetan RNAt-Met deritzonak okupatutako lekua.

– A lekua: aminoazidoarekin kargaturiko RNAt-a jasotzeko aske dagoena.

● Prozesu guzti hauek zenbait hasierako faktorek (IF) katalizatzen dituzte.

BIDEOABideoa2

Transkripzioa prokariotoetan (wikipediatik)

Transkripzioa eukariotoetan (wikipedia)

●Informazio gehiago:●Wikipedian: Itzulpena, Traduccion, Translation, Protein biosynthesis

Bideoa: Sintesis de proteinas

B) KATE POLIPEPTIDIKOAREN ELONGAZIOA● Elongazioan kate polipeptidikoaren hazkundea jazoko da, elongazio-zikloen errepikapenaren bitartez. Ziklo bakoitzean aminoazido bat erantsiko zaio kateari.● Elongazio-zikloak 3 fase ditu:

1) LEHENENGO FASEA– P lekua RNAt-Met-ek okupatzen du; beste RNAt bat sartzen da A lekuan, AUG ondorengo kodonaren osagarria den antikodona duena.

2) BIGARREN FASEA– Metionina karboxilo baten bitartez dago lotuta RNAt-ari; hori apurtu eta hurrengo aminoazidoko amino-taldearekin lotzen da; peptidil-transferasa entzimak katalizatzen du.– Ondorioz, A lekuan dipeptido bat eratzen da. P lekua aminoazidorik gabeko RNAt batek okupatzen du.

3) HIRUGARREN FASEA– Erribosoma 5' →3' norantzan RNAm-tik 3 nukleotido desplazatzen da; ondorioz P lekuko RNAt-a kanporatu egiten da eta A lekuan zegoen dipeptidil-RNAt-a P lekura pasatzen da, A lekua aske geratuz. Zikloa berriro hasteko prest dago.– Prozesu hau elongazio-faktoreek (FE) katalizatzen dute eta GTP gastua dago.

C) PROTEINEN SINTESIAREN AMAIERA● Kate polipeptidikoaren sintesia gelditu egiten da A lekuan Stop kodon bat (UAA, UAG edo UGA) agertzen denean. Orduan, amaierako faktore proteiko (RF) bat amaierako kodonarekin lotzen da, RNAt-rik ez dadin lotu. Erribosoma desplazatzean proteinaren C muturra aske geratzen da, proteina askatuz.

BIDEOAK

Transcription and translaton Protein Synthesis, Translation (1)La Traducción o Síntesis de Proteínas

● RNAm bat luzea denean zenbait erribosomek aldi berean irakurri dezakete: honela polisoma edo polierribosoma izeneko egitura sortzen dira.

BIDEOA

7. ADIERAZPEN GENIKOAREN ERREGULAZIOA

● Proteinen sintesiaren erregulazioa ezinbestekoa da, zelulek proteina kantitate gehiegizkoa egin ez dezaten.● Erregulazioa erreplikazioan, transkripzioan edota itzulpenean egin daiteke.● Transkripzioaren kontrola da adierazpen genikoaren erregulazio-mekanismoa nagusia.

● 1960ko hamarkadan Jacob eta Monodek operoi izeneko eredua proposatu zuten bakterioen adierazpen genikoaren erregulaziorako.

7.1. ERREGULAZIOA PROKARIOTOETAN

Jacques L. MonodFrançois Jacob

● OPEROIA bide metaboliko batean edo prozesu biokimikoetan parte hartzen duten entzimen edo proteinen ekoizpenaz arduratzen den gene multzoa da.

– Gene horiek guztiak bata bestetik hurbil daude kromosoman, euren adierazpenaren erregulazioa modu koordinatuan egiteko.

– Operoia hainbat gene desberdinez osatua egon arren, unitate baten gisa funtzionatzen du.

– Operoiaren geneak batera transkribatzen dira.

OPEROIAREN EREDUA● Operoia honako elementuek osatzen dute:

– EGITURA GENEAK (E1, E2, E3...): prozesu biokimiko jakinetan parte hartzen duten proteinen/entzimen sintesia kodetzen dute.

– GENE ERREGULATZAILEA (I): proteina errepresore baten sintesia kodetzen duena. Kromosoman aldenduta dago beste geneetatik.

– PROMOTOREA edo SUSTATZAILEA (P): egiturazko geneetatik hurbil dagoen DNA eskualdea. Bertan RNA polimerasa entzimak transkripzioaren hasiera eragiten du.

– OPERADOREA edo ERAGILEA (O): egiturazko geneetatik hurbilen dagoen eskualdea, errepresoreak identifikatzeko gai den DNA sekuentzia da eta bertan finkatzen bada, eragilea blokeatu eta RNA-polimerasak aurrera egitea ekiditen du, egiturazko geneen transkripzioa etenaz.

● Geneen erregulazioa izan daiteke:– INDUZIGARRIA

● Geneen adierazpena blokeaturik dago, ingurunean induzigarria den molekula dagoenean ezik, horrek transkripzioa aktibatzen baitu.

● Adibidez: Laktosaren operoia.– ERREPRIMIGARRIA

● Geneek adierazpena dute, proteina erreprimigarri batek (erreprimigarria) transkripzioa inhibitzen duenean izan ezik.

● Adibidez: Histidinaren operoia.

Lac OPEROIA edo LAKTOSAREN OPEROIA● Escherichia Coliren laktosa operoia, adierazpen genetikoaren erregulazioaren adibide bat da.● E. Coli bakterioak laktosa disakarido erabiltzen du energia-iturri eta karbono-iturri gisa.● Laktosaren operoian laktosaren metabolismoaz arduratzen diren 3 entzimen egitura-genean daude: β-galaktosidasarena, permeasarena eta transacetilasarena (z, y eta a geneak, hurrenez hurren).● Operoi honetan laktosa da molekula induktorea: ● Inguruan laktosarik (eragilerik) ez badago RNAm-a ez da eratzen.● Ingurunean laktosa badago transkripzioa ematen da.

● Izan ere gene erregulatzailean (lac I delakoan) errepresore bat sintetizatzen da eta hau promotorearen lekuan kokatzen da RNA-polimerasaren lana oztopatuz (transkripzioa ezin da eman).● Laktosaren presentzian, ordea, laktosa (berez laktosaren deribatu bat) errepresorera lotzen da, berau inaktibatuz.

BIDEOAK: Animazioa Lac operon Lac Operon animation

● Erregulazio errepresorearen adibidea da.● Kasu honetan histidinak errepresore gisa jarduten du: ingurunean histidina gehiegi dagoenean egitura-geneen transkripzioa eteten da.● Gene-erregulatzaileak (i geneak) berez errepresore inaktibo bat sorrarazten du. Honela, egitura-geneak transkribatu eta histidina eratuko da.● Aldiz, histidina-kopurua handitu ahala, errepresorea histidinarekin elkartu eta aktibatu egingo da, promotorera lotuz eta transkripzioa etenez.

HIS OPEROIA edo HISTIDINAREN OPEROIA

8. MUTAZIOAK● MUTAZIOAK zelula baten DNAaren sekuentzian aldaketak dira, beste zelula batzuetara transmititzen direnak.● Genoma osoan gerta daitezke.● Birkonbinazio genetikoarekin batera aldagarritasun genetikoaren eragile nagusiak dira.

8.1. MUTAZIOEN SAILKAPENAA) ERAGINPEKO ZELULEN ARABERA

● GERMINALAK – Heredagarriak– Gametogenesian sortzen dira● SOMATIKOAK– Mitosiz sorturiko zeluletara transmititzen dira.– Ugarienak, zelula somatikoak zatitzen baitira gehien.

B) MAGNITUDEAREN ARABERA● PUNTUALAK edo GENIKOAK– Adierazgarrienak– Nukleotido-bikote batean soilik eragiten dute aldaketa.● KROMOSOMIKOAK– Kromosomaren egituran eragiten dituzte aldaketak.● GENOMIKOAK– Kromosoma kopurua aldatzen dute.

8.2. MUTAZIO PUNTUALAK EDO GENIKOAK● DNAaren nukleotidoen sekuentzia aldatzen dute. Sekuentzia horretan nukleotido berri bat agertu edo gal daiteke, edo nukleotido batek beste bat ordezkatu dezake. Kasu hauetan guztietan mezu genetikoa aldatu egiten da, DNAaren kodonak (baseen hirukoteak) aldatzen direlako.● 2 motatakoak izan daitezke:

A) BASEAK ORDEZTEAREN BIDEZKO MUTAZIOAK– DNA base batek beste bat ordezten duenean.– 2 aukera:

a) TRANTSIZIOAK● Base puriko batek beste bat aldatzea; edo base pirimidiniko batek beste bat.

b) TRANSBERTSIOAK● Base pirimidiniko batek base puriko bat aldatzea edo alderantziz.

B) IRAKURKETA-EREDUA ALDATZEAREN ERAGINEZKO MUTAZIOAK

– Nukleotido-bikote bat edo bi gehituz (insertzioa) edo ezabatuz (delezioa). Ondorioz DNA katea luzatu edo laburtu egiten da.● Azpimarratu behar da nukleotido baten agerpenak edo galerak ondorio nabarmenagoak sortzen dituela nukleotidoen ordezkapenak baino, lehenengo kasuan kodon asko aldatzen direlako, eta bigarren kasuan kodon bakarra.● Kodonak aldatzean itzulpen prozesuan sortzen diren polipeptidoak ere aldatu egiten dira. Horrek aldaketa fenotipikoak ekar ditzake.● Proteinen aldaketa horiek garrantzirik gabekoak suertatu daitezke, hots, ez diote fenotipoari eragiten (mutazioak "isilak" izanik, ondoriorik gabekoak) edo ondorioak ekar ditzakete, haien funtzioa aldatzen denean (kasu horretan mutazioak azaltzen dira fenotipoan). Ondorioak onuragarriak ala kaltegarriak izan daitezke.● Gene-mutazioak DNAaren erreplikazioan gertatutako akatsen ondorioz agertzen dira gehienetan.

8.3. MUTAZIO KROMOSOMIKOAK● Kromosomen egituran gertatzen diren aldaketak dira.● Kromosomen kopurua ez da aldatzen.● Mutazio kromosomikoak izan daitezke:

– DELEZIOAK: Kromosoma zati bat galtzen da.– TRANSLOKAZIOA: Segmentu kromosomiko batek

kokalekua aldatzen du. Transposizioa izango da segmentua kromosoma batetik bestera lekualdatzen bada.

– INBERTSIOAK: Kromosoma zati batek noranzkoa aldatzen du.

– BIKOIZKETAK: Kromosoma zati bat errepikatu egiten da.

8.4. MUTAZIO GENOMIKOAK● Kariotipoan edo dotazio kromosomikoan aldaketa eragiten dute.● Meiosian sortu ohi dira (gametogenesian), beraz, zelula guztietara transmititzen dira.

A) EUPLOIDIAK● Ohikoa ez den kromosoma homologoen multzoak edo haploide-serieak agertzen dira. Hau da, gure kasuan, ohikoena 2n bada, euploidea 3n, 4n edota n den gizaki bat litzateke.

● MONOPLOIDIA– Kromosoma dotazio bakarra egotea; hots, n.– Bakterio, intsektu eta armiarma batzuetan.

● POLIPLOIDIA– Kromosoma homologo multzo bat baino

gehiago edukitzea: 3n, 4n, 5n...– Landaretan ohikoa da.

At A the strawberry plant is exposed to a chemical called colchicines. At B due to the effect of colchicines, total non-disjunction at meiosis produces diploid gametes (2n). As a result, at C two diploid gametes fuse at fertilisation. Finally at D a new plant develops which has four sets of chromosomes (4n).

A sample of agricultural crops that are polyploid, showing oil from oilseed rape (Brassica napus, 2n = 4x = 38), bread from bread wheat (Triticum aestivum, 2n = 6x = 42), rope from sisal (Agave sisalana, 2n = 5x = 180), coffee beans (Coffea arabica, 2n = 4x = 44), banana (Musa triploid hybrids, 2n = 3x = 33), cotton (Gossypium hirsutum, 2n = 4x = 52), potatoes (Solanum tuberosum, 2n = 4x = 48), andmaize (Zea mays, 2n = 4x = 20).

B) ANEUPLOIDIAK● Kromosomaren bat dute soberan edo kromosoma bat gutxiago dute.● Mota ugarienak:

● TRISOMIA: Kromosoma bat gehiago dute. Adibidez: Down sindromean 21. kromosomaren 3 homologo dituzte. Klinefelter sindromean, berriz, sexu-kromosometan dago trisomia (XXY).

● MONOSOMIA: Kromosoma bat gutxiago dute.

Trisomia 21 edo Down sindromea

Turner sindromea monosomia kasu bat da non X kromosoma sexual bakarra dagoen.

8.5. ERAGILE MUTAGENIKOAK● Mutazio asko ez dira berezkoak, eragindakoak baizik.

A) MUTAGENO FISIKOAKMUTAGENO FISIKOAK– Erradiazio ultramorea

● Uhin-luzera laburreko erradiazio elektromagnetikoa da.

● Erreplikazioa geldiarazi dezake.● Larruazaleko lesioak.

– Erradiazio ionizatzaileak● X izpiak, γ izpiak eta kosmikoak.● Eraztunak irekitzea, baseak zatikatzea eta DNAaren

eskeletoa apurtzea eragin dezakete.● Edozein ehunetan eragin dezakete.

B) MUTAGENO KIMIKOAKMUTAGENO KIMIKOAK● Mutageno kimiko asko daude, ondorio anitzekoak.● Adibidez:

● Eragile kimiko alkilatzaileak– Metilo eta etilo taldeak transferitzen dituzte

baseetara● Eragile kimiko tartekatzaileak

– Base-bikoteen artean tartekatu eta helize bikoitza deformatzen dute.

8.6. DNA KONPONTZEKO MEKANISMOAK● Organismoen funtzionamendua egokia izan dadin, DNAn sortzen diren aldaketak konpontzeko mekanismoak beharrezkoak dira.● Mekanismo hauek, batik bat, erreplikazioan, transkripzioan eta birkonbinazioan eragiten dute.

● ERAGILE MUTAGENOAK EZABATZEA edo DETOXIFIKAZIOA– Konposatu mutagenoak lesioak sortu orduko neutralizatzean datza.

● LESIOA ZUZEN-ZUZENEAN KONPONTZEA● ZATIKETAREN BIDEZ KONPONTZEA

– Entzima askok hartzen dute parte.– 2 modutan:

● Baseak zatitzearen bidezko konponketan, entzimek kaltea duten harizpia baino ez dute ezabatzen.

● Nukleotidoen zatiketaren bidezko konponketan, lesioaren albo bietara zatitzen du harizpia eta, zati berri oso batez ordezten.

● KATE BIKOITZEKO APURTZEAK KONPONTZEA– Erreplikazioan edo birkonbinazioan sorturiko akatsak

konpontzeko.– 2 mekanismo

● Apurturiko muturrak berriro batu eta itsastea.● Birkonbinazio homologoa garatzea, kromatida

ahizpen artean zatiak trukatuz.

9. MUTAZIOAK ETA EBOLUZIOA● Eboluzio biologikoa organismoen populazioetan gertatzen diren aldaketen multzoa da; aldaketa horiek material genetikoaren bidez heredatzen dira belaunaldi batetik bestera.● Izaki bizidunen populazio guztietan daude mutazioak etengabe. Horiek populazioaren aldagarritasun genetikoaren iturriak dira eta, beraz, ezinbestekoak espezieak egoera berrietara moldatzeko.

● Mutazio berriak gehienetan kaltegarriak izan ohi dira organismoentzat eta hautespen naturalaren bidez ezabatzen dira.● Hala ere, batzuetan mutazioak onuragarriak dira espeziearen moldaerarako eta populazioan instalatu eta aurreko geneen lekua hartzen du. Kasu hau ohikoagoa da organismoak leku berriak kolonizatzen dituenean.● Mutazio bat ingurunearen arabera onuragarria ala kaltegarria izan daiteke● Adibidez, pigmentazio melanikoaren hazkundea Afrika tropikalean UV erradiaziotik babesten du, Eskandinabian, ordea, intsolazioa urriagoa delarik, larruazal argiak D bitaminaren sintesia errazten du.

Inigo Louvellik sortua