DNAren Erreplikazioa, Transkripzioa, Itzulpena eta Mutazioak: Gida Osoa

DNAren Erreplikazioa

DNA S fasean bikoizten da, ama-molekula batetik bi molekula alaba identiko sortuz. Hainbat hipotesi proposatu dira:

Erreplikazioaren Hipotesiak

• Hipotesi Kontserbakorra: Erreplikazioaren ondoren, molekula alaba batek jatorrizko bi kateak izango lituzke; besteak, berriz, sintetizatu berri diren bi kateak.
• Hipotesi Sakabanakorra: Sortzen diren molekulak hibridoak dira, hau da, DNA zati zaharrak eta sintetizatu berri diren zatiak dituzte.
• Hipotesi Erdikontserbakorra: Molekula berriek jatorrizko kate bat eta kate berri bat dituzte. Gaur egun, hipotesi hau da frogatuta dagoena.

Erreplikazioaren Hasiera

DNA OriC puntuan irekitzen da, GATC nukleotidoen sekuentzia berezi batean.

Irekitzean, erreplikazio-burbuilak sortzen dira. Geroz eta gehiago zabaltzean, erreplikazio-urkila sortzen da. Prozesu hau hiru entzima edo proteina nagusik kontrolatzen dute:

• Helikasak: Hidrogeno-zubiak hausten dituzte eta helize bikoitza irekitzen dute.
• Girasak eta Topoisomerasak: Harizpiak bihurritzeak eragiten dituen tentsioak ekiditen dituzte.
• SSB Proteinak: DNA harizpietako bakoitzera lotzen dira, biak berriro elkar ez daitezen.

Erreplikazioaren Luzatzea

Bi DNA kate berri sintetizatzen dira:

• RNA Polimerasa: Katearen hasieran RNA zati bat, abiarazlea (primer), jartzen du 5'-3' noranzkoan.
• DNA Polimerasa III: Katea luzatzen du. 3'-5' katea modu jarraituan irakurtzen eta erreplikatzen du; honi harizpi gidaria edo jarraitua deritzo. 5'-3' noranzkoan, ordea, sintesia ez da jarraitua, Okazaki zatiak daude, eta hauek elkartzen dira harizpi bakar bat eratzeko.
• DNA Polimerasa I: Abiarazleak (hasierako RNA) kentzen edo degradatzen ditu, DNA nukleotidoz ordezkatuz.
• DNA Ligasak: Okazaki zatiak lotzen ditu.

Erreplikazioaren Amaiera

DNA erabat erreplikatuta dagoenean, bi harizpiak puntu berean bat egingo dute (kate gidaria eta kate jarraitzailea).

DNA Polimerasa I-ak azken abiarazlea kentzen du, eta DNA Ligasak zatiak lotzen ditu, jatorrizko DNA molekulen berdin-berdinak diren bi DNA-kate lortuz.

Informazio genetikoa zuzen transmititu behar denez, entzima batzuek sekuentzia akastunak detektatu eta zuzentzen dituzte. Horretan, DNA Polimerasa II-ak esku hartzen du, besteak beste.

Erreplikazioa Eukariotoetan

Transkripzioa

DNAn dagoen informazio genetikoa RNAra transferitzeko prozesua da (DNA → RNA).

Transkripzioa RNA polimerasa entzimak katalizatzen du; izan ere, DNAren bi kateetako baten RNA-kate osagarria sintetizatzen du. Beraz, DNAren kate horrek molde gisa jarduten du.

Transkripzioa Prokariotoetan

Hasiera

• Puntu zehatz batetik hasten da, promotore izenekotik. RNA polimerasak ezagutzen dituen DNAren sekuentzia laburrez osatuta daude (adibidez, TTGACA -35 eskualdea eta TATAAT -10 eskualdea).
• Transkribatzen den lehen nukleotidoa purina bat da (adenina/guanina), eta +1 puntu deritzo.
• Sekuentzia promotoreen funtzioa transkripzioaren hasiera adieraztea da.
• RNA polimerasak azpiunitate desberdinak ditu, eta promotoreak ezagutu eta lotzen ditu.

Luzatzea

• Behin RNA polimerasa promotorera lotuta, entzimak DNA zabaltzen du, transkripzio-burbuila sortuz.
• Erribonukleotidoak eransten ditu 5'-3' noranzkoan, eta prozesu horri luzatzea deritzo.
• RNA polimerasak aurrera egiten du, RNA 5'-3' noranzkoan sintetizatuz.

Amaiera

• DNA-moldean, RNA polimerasak ezagutzen dituen amaiera-seinaleak ere badaude; hain zuzen, seinale horiek eragiten dute entzima DNAtik eta RNA transkriptotik banatzea.
• Bakterioek bi amaitze-estrategia izaten dituzte:
  • Ro faktorearen mendeko amaiera: Proteina batzuk dira, RNA polimerasari lotzen zaizkio, eta honek lana egiteari uzten dio.
  • Ro faktoretik aske dagoen amaiera: Amaiera-sekuentzia batera iristen da, eta sekuentzia horren arabera amaitzen da transkripzioa.

Transkripzioa Eukariotoetan

DNA RNAn bihurtzen da, nukleoan gertatzen da, eta hiru motatako polimerasak hartzen dute parte:

• RNA Polimerasa I: RNA erribosomikoa (rRNA) sortzen du.
• RNA Polimerasa III: Transferentziazko RNA (tRNA) sortzen du.
• RNA Polimerasa II: RNA mezularia (mRNA) sortzen du.

Lau etapa nagusi daude: hasiera, luzatzea, amaiera eta heltzea.

Hasiera

• RNA Polimerasa II-ak TATA kutxa ezagutzen du, transkripzio-hasiera gunetik 25 nukleotidora dagoena.
• RNA Polimerasa II ezin da zuzenean promotorera lotu; horretarako, laguntzaile batzuk behar ditu (transkripzio-faktore orokorrak). Multzo horri hasiera-konplexua deritzo.

Luzatzea

• RNA Polimerasa II-ak fosforilazioa jasaten du (fosfato talde bat gehitzen zaio). Honek aldaketak eragiten ditu, eta horregatik, promotorearekiko lotura indartsua galtzen du, transkripzioaren hasiera-konplexutik bananduz eta genea transkribatzen jarraituz.
• RNA polimerasak nukleotidoak 5'-3' noranzkoan jartzen ditu.

Amaiera

• Ez dago kontsentsu-sekuentzia edo amaitze-seinale zehatzik. Baina badago adeninaz osatutako puntu jakin bat, non RNA polimerasa gelditu egiten den.

Heltzea

• Zati ez-kodetzaileak (intronak) banatzen dira, splicing prozesuaren bidez. Genearen zati kodetzaileak (exonak) modu ordenatuan elkartzen dira, mRNA heldua sortuz, eta hau erribosometan proteina bihurtzen da.
• RNA mezulariaren muturrak aldatzen dira:
  • 5' muturrean CAP txano bat jartzen da.
  • 3' muturrean poli-A isatsa jartzen da.

Alderantzizko Transkripzioa edo Erretrotranskripzioa

Birus batzuk gai dira RNAtik DNA lortzeko, hau da, alderantzizko noranzkoan.

Horretarako, alderantzizko transkriptasa entzima behar da.

Erretrobirusetan gertatzen da, haien informazio genetikoa RNAn dagoelako; GIBa da adibide bat.

Itzulpena (Proteinen Sintesia)

RNA mezulariak (mRNA) duen informazioa abiapuntu hartuta, proteina bat sintetizatzen duen prozesua da. Erribosometan gertatzen da, RNA erribosomikoari (rRNA) esker; horrez gain, tRNA ere beharrezkoa da.

Itzulpenaren Faseak: Hasiera

Hasiera-konplexua eratzearekin hasten da, eta hiru etapa nagusi ditu:

• Erribosomaren azpiunitate txikia eta mRNA elkar lotzen dira, eta AUG hasiera-kodoia azpiunitatean kokatzen da.
• Metionil-tRNAk konplexuarekin bat egiten du, bere antikodoia AUGren osagarria izanik.
• Erribosomaren azpiunitate handia konplexuarekin lotzen da.

(Metionil-tRNA P gunean kokatzen da)

Itzulpenaren Faseak: Luzatzea

Proteinaren sekuentzia osatuko duten aminoazidoak (aa) elkartzen dira. Hiru etapa nagusi ditu:

• 1. etapa: A gunean, tRNA bat lotzen da, dagokion hirukotearen arabera.
• 2. etapa: Aminoazidoak elkartzen dira (peptidil transferasak katalizatuta), eta metionina edo sortu berri den peptidoa P gunetik A gunera lekualdatzen da.
• 3. etapa: Aminoazidoa transferitu eta tRNAtik askatzen da. Erribosomak hiru nukleotido aurrera egiten du 5'-3' noranzkoan; horregatik, sortu berri den tRNA P gunean kokatzen da.

Itzulpenaren Faseak: Amaiera

• Sintetizatutako proteina askatzen da, eta erribosomako azpiunitateak banandu egiten dira.
• Sortu berri den katea P gunera lekualdatzen da, A gunean amaiera-kodoi bat agertzen denean.
• Amaiera-faktoreek kodoi hori ezagutzen dute, sintetizatu berri den proteina askatzen dute, eta erribosoma banantzea eragiten dute.

Transferentziako RNAren (tRNA) Funtzioa Itzulpenean

• Antikodoiaren besoak: RNA mezulariaren kodonaren osagarria den base-hirukote bat du, eta hirukote horrek zehazten du zer aminoazido gehituko zaion kate polipeptidikoari.
• Beso hartzailea: Aminoazido bati lotzen zaio, aminoazil-tRNA bat eratzeko.
• T eta D besoak: tRNAren ezagutzan eta loturetan esku hartzen dute.

Kode Genetikoa

Kode genetikoaren bidez, nukleotido-sekuentziak aminoazido-sekuentzia nola bihurtzen diren definitzen da.

Hiru nukleotido (kodoi) → aminoazido 1.

64 konbinazio desberdin daude (kodoiak), hau da, hirukoteetan oinarrituta.

Ezaugarriak:

• Kode unibertsala da: Izaki bizidun guztiek erabiltzen dute.
• Ez da aldatzen: Espezieen artean konstante mantentzen da.
• Hiru nukleotidoen konbinazioetan oinarrituta: Kodoi bakoitzak aminoazido jakin bat kodetzen du.
• Endekatuta dago: Kodoi desberdinek aminoazido bera kodetu dezakete. 64 konbinazio posible daude, baina soilik 20 aminoazido proteiko daude.
• Gainjartzerik gabeko kodea da: Hiru baseko multzo bakoitzak aminoazido bat kodetzen du, eta ez dago gainjartzerik.
• Hasiera-kodoia: AUG da, eta metionina kodetzen du.
• Amaiera-kodoiak: Ez dituzte aminoazidorik kodetzen; UAA, UAG eta UGA dira.

Mutazioak

DNA edo material genetikoan gertatzen diren aldaketak dira, zelula-zatietako kromosometan, erreplikazioan edo konponketa-prozesuetan gerta daitezkeenak.

Mutazioen Sailkapena

• Banakoan duten eraginaren arabera: Onuragarriak, kaltegarriak edo neutroak izan daitezke.
• Mutazioen kausa: Berezkoak (espontekoak) edo induzituak (kanpo-faktoreek eragindakoak, hala nola mutageno fisiko, kimiko edo biologikoek) izan daitezke.
• Zelula-lerroaren arabera: Somatikoak edo germinalak.
• Mutazioa jasan duen DNA kantitatearen arabera: Genikoak, kromosomikoak edo genomikoak.

Mutazio Genikoak

Gene bati eragiten dioten aldaketak dira.

Nukleotidoen Ordezkapena:

Bi mota nagusi daude:

• Trantsizioak: Base puriko bat beste puriko batekin ordezkatzea (adibidez, guanina → adenina), edo pirimidiniko bat beste pirimidiniko batekin.
• Transbertsioak: Nukleotidoak aldatzea: puriko bat pirimidiniko batekin ordezkatzea, eta alderantziz.

Nukleotidoen Galera edo Gehikuntza:

Katearen nukleotido bat edo gehiagori eragiten diote, sekuentzien alterazioak sortuz.

Mutazio Kromosomikoak

Kromosoma zati bati eragiten dioten aldaketak dira, eta zenbait genetan ondorioak izan ditzakete.

Motak:

• Delezioa: Kromosoma-eremu bat galtzea.
• Bikoizketa: Kromosoma-eremu bat duplikatuta egotea, geneak bikoiztuta.
• Inbertsioa: Kromosoma-zati baten lekuz aldatzea, 180 graduko bira emanez.
• Translokazioa: Kromosomaren zati bat beste kromosoma bati pasatzea. Bi kromosoma ez-homologoetan gertatzen bada, elkarrekiko translokazioa deritzo.
• Translokazio Robertsoniarra: Parte hartzen duten kromosomak telozentrikoak edo akrozentrikoak dira, eta zentromeroa desplazatuta dago.

Mutazio Genomikoak

Kromosoma kopuru osoari eragiten dioten mutazioak dira, eta bi mota nagusi daude:

• Euploidiak: Genoma osatzen duten kromosoma-multzo osoari eragiten diote:
  • Monoploidia (n): Kromosoma-bikote bati bakarrik eragiten dio.
  • Poliploidia (3n, 4n...): Kromosoma-multzo osoaren kopurua handitzen da (landareetan ohikoa).
• Aneuploidiak: Soilik kromosoma-bikote bati eragiten diote, ugaztunetan gerta daitezkeenak.
  • Monosomiak (2n-1): Kromosoma bat gutxiago dago.
  • Trisomiak (2n+1): Kromosoma bat gehiago dago.

Mutazio hauek meiosian gertatzen dira, gehienetan.

Mutazioen Ondorioak

Mutazio Genikoen Ondorioak:

• Nukleotido bat gehitu edo galtzeagatik, aminoazido-sekuentzia guztia alda daiteke, ondorio larriak eraginez (adibidez, proteina ez sintetizatzea). Ordezkapenek ez dute beti hainbeste eraginik izaten.

Mutazio Kromosomikoen Ondorioak:

• Delezio batek: Eragin handia izan dezake, hilgarriak ere izan daitezke, galdutako zatiak gene asko dituelako.
• Inbertsioa eta translokazioa: Generik galtzen ez denez, ez diote beti organismoari eragiten.
• Bikoizketak: Desorekak sor ditzakete geneen adierazpenean.

Mutazio Genomikoen Ondorioak:

• Gizakietan, monosomiak eta trisomiak dira aneuploidia bideragarri ohikoenak. Bi aneuploidia mota horiek beti eragiten dituzte sindromeak eta gaixotasunak.

Agente Mutagenikoak

Mutazioak eragiten dituzten eragileak dira. Endogenoak (gure gorputzak sortuak, bi mota: erradikal askeak eta transposonak) edo exogenoak (biologikoak, fisikoak edo kimikoak) izan daitezke.

• Biologikoak: Birusak dira nagusiki, eta aldaketak eragin ditzakete geneen adierazpenean. B hepatitisa edo giza papiloma birusa dira adibide. Minbizia garatu daiteke.
• Fisikoak: Bi talde nagusi daude: erradiazio ionizatzaileak (adibidez, X izpiak) eta erradiazio ultramorea (bi base elkartu eta timina-dimeroak sortzen dira normalean).
• Kimikoak: DNAn aldaketak egiteko gaitasuna duten substantzia kimikoak dira: nitritoak, pestizidak, tabakoaren kea, etab.

DNAren Konponketa Mekanismoak

Konponketa-mekanismo nagusiek etengabe jarduten dute, erreplikazio-, transkripzio- eta birkonbinazio-prozesuetan sortutako akatsak zuzentzeko.

Konponketa Mekanismoen Funtzioak:

• DNAren bi kateetako batean dauden hausturak konpontzea.
• DNAren base, nukleotido edo zati akastunak konpontzea.
• Agente mutagenoen eragina suntsitzea.
• Kaltea zuzenean konpontzea.

Horretarako, DNA Polimerasa II eta beste hainbat entzima espezializatu daude akatsak zuzentzeko.