Funcțiile nucleului interfazic și de la ADN la proteine

Recapitulare ciclu celular

• Ciclul celular are două faze: interfaza și faza de diviziune
• Nucleul are funcții diferite în aceste două faze

Nucleul interfazic

• Denumit nucleu metabolic
• Realizează sinteza acizilor nucleici
• Guvernează sinteza proteică citoplasmatică
• Inițial numită dogma centrală a geneticii, apoi dogma centrală a biologiei moleculare; acum se numește „de la ADN la proteine”

De la ADN la proteine

• Comprinde: autoreplicarea ADN, transcripția (sinteză RNA mesager), metabolism post-transcripțional, translația sau sinteza proteică, metabolism post-translațional

Importanța proteinelor

• Proteinele sunt esențiale pentru viață: constituie substratul vieții, intră în structura tuturor celulelor, esențiale pentru funcțiile celulare
• Viața pe Pământ considerată apărută odată cu primii aminoacizi

Auto-replicarea ADN-ului

• Semiconservativă: ADN-ul nou conține un lanț vechi și unul nou
• Eucariote: mai multe origini de replicare
• Mecanism: helicaza desface dublul helix, ADN polimeraza atașează baze noi, replicarea se face în direcția 5'-3'
• Catena leading și catena lagging (cu fragmente Okazaki)
• Enzime implicate: helicaza, ADN primaza, ADN polimeraza, ADN ligaza
• Factori SSB mențin deschisă furca de replicare

Transcripția ADN-ului în ARN

• Mecanism: inițiere, elongare, terminare
• RNA polimeraza 1, 2 și 3 implicate
• Promotor (TATA box) esențial pentru inițiere
• Transcrierea RNA-ului în direcția 5'-3'
• Imaginea „ferigii” pentru unitatea de transcriere
• Inhibitori ai transcripției: actinomicina, bromura de etidiu, aflatoxina, rifampicina, alfa-amanitina

Modificările post-transcripționale ale ARN-ului

• Atașarea de nucleotide (capăt 5', capăt 3')
• Procesul de splicing
• Intronii eliminați, exonii păstrați pentru formarea ARN matur

Translația sau sinteza proteică

• Faze: inițiere, elongare, terminare
• Necesităția concentrației de Mg în citoplasmă
• Ribozomii liberi și ribozomii atașați reticulului endoplasmatic
• Formarea complexului de inițiere
• Procesul de formare a legăturii peptidice între aminoacizi
• Translocarea subunității ribozomale
• Codoni stop pentru terminare
• Inhibitori ai sintezei proteice: streptomicina, tetraciclina, cloramfenicol, rifampicina, alfa-amanitina

Modificările post-traducționale ale proteinelor

• Plierea și conformația finală
• Rolul șaperonelor (HSP 60 și HSP 70) și proteazomelor
• Fenomene biochimice (glicozilare, fosfatare)
• Proteine defectuos pliate și formarea agregatelor proteice
• Exemple de boli: Coreea Huntington, maladia Alzheimer, bolile prionice

Implicații medicale și farmacologice

• Utilizarea antibioticelor și substanțelor care afectează sinteza proteică
• Importanța cunoașterii efectelor adverse ale antibioticelor
• Ex.: streptomicina (surditate definită), tetraciclina (afectarea dinților), cloramfenicolul (riscul de leucemie)
• Similarități între ribozomii mitocondriali și cei bacterieni
• Atenție la inhibarea sintezei proteice pe mitoribozomi
• Distrugerea proteinelor defecte esențială pentru evitare patologiilor