1. GENÈTICA
MOLECULAR
EL CODI GENÈTIC
TRANSCRIPCIÓ
TRADUCCIÓ
REGULACIÓ DE L’EXPRESSIÓ
GÈNICA

2. “Dogma central
de la biologia”

3. El codi genètic
La informació genètica que hi ha a l’ADN es troba “emmagatzemada”
(CODIFICADA) en forma de bases nitrogenades.
Segons quines siguin les bases i l’ordre de les mateixes, la informació que
es troba serà diferent
Ara bé, les cèl·lules han de traduir aquesta informació a proteïnes
(“llenguatge de les cèl·lules”).
Per fer-ho, primer s’ha de trobar quin és el codi d’emmagatzematge de
la informació als àcids nuclèics i després fer la posterior traducció a
proteïnes
S’entén per CODI GENÈTIC a la manera de com s’ordenen les bases
nitrogenades a l’ADN

4. Característiques del codi genètic
1. És universal.
Tots els essers vius codifiquen la informació de la mateixa manera
2. La unitat bàsica d’informació és el TRIPLET de bases.
3 bases nitrogenades porten informació per:
Incorporar un aa nou a una cadena peptídica
Indicar el començament o final de la traducció de la
cadena peptídica
Triplet d’inici: TAC (incorpora també una Met)
Triplets de fi: ATC, ACT, ATT
3. És un codi “degenerat”
Diferents triplets poden portar la informació per incorporar un mateix aa

5. Característiques del codi genètic
Si hi ha 4 base nitrogenades(A,T,C i G) i 20 aminoàcids,
Quantes bases com a mínim són necessàries per incorporar un aminoàcid?
Si l’equivalència Les combinacions (aa)
és... diferents seran...
1 base = 1 aa 41 = 4
FALTEN BASES NITROGENADES!!
2 base = 1 aa 42 = 16
3 base = 1 aa 43 = 64 Trobem més combinacions de triplets
que aa diferents. Això vol dir que
més d’un triplet porta el mateix aa

6. El codi genètic
S’HA DE LLEGIR SOBRE L’ARNm !!!

7. Transcripció
Primera fase de l’expressió gènica. Consisteix a copiar la informació de l’ADN en
forma d’ARN, fent servir un filament d’ADN com a motlle.
En eucariotes, es realitza al nucli
Conjunt de processos gràcies als quals la informació emmagatzemada en la
seqüència de nucleòtids d’ADN es transfereix a una seqüència d’ARN
complementària
El fragment d’ADN transcrit s’anomena unitat de transcripció i el filament
d’ARN sintetitzat, ARN transcrit primari
L’ARN transcrit primari donarà l’ARNm (directament, en procariotes o després
d’un procés de maduració,en eucariotes) o els ARNr i ARNt, depenen de la
informació de l’ADN transcrit
Si es sintetitza l’ARNm, el procés continua en la traducció fins obtenir la cadena
peptídica, mentre que si es sintetitza ARNr o ARNt el procés acaba aqui.

8. Transcripció
Els fragments d’ADN que es transcriuen no es troben només en una de les
cadenes sinó que hi ha gens que es troben en una cadena i una altres en l’altra
Definim:
Promotor
Seqüència d’ADN que es troba a tots
els gens que indica a l’ARN polimerasa
on comença la transcripció
Hi ha fragments d’ADN que no es transcriuen ni tradueixen però que són
imprescindibles per la regulació de l’expressió dels gens: són senyals d’inici o fi del
gen, seqüències de reconeixement d’enzims i proteïnes (promotors, operador,...)
La transcripció,que és molt semblant en procariotes i eucariotes, consta de
4 fases:
1. INICIACIÓ 2. ELONGACIÓ
3. TERMINACIÓ 4. MADURACIÓ (eucariotes)

9. Semblances i diferencies entre
transcripció i replicació
SEMBLANCES
1. En els dos casos se sintetitzen cadenes complementàries en el sentit 5’  3’,
mentre la lectura és en sentit 3’  5’
2. Es polimeritzen nucleòtids trifosfatats, que donen energia i la base nitrogenada
3. És imprescindible el desenrotllament de la doble cadena d’ADN
DIFERENCIES
1. La transcripció és catalitzada per l’ARN polimerasa (la replicació és catalitzada
per l’ADN polimerasa) i uneix nucleòtids d’ARN
2. La transcripció no és tan precisa com la replicació. L’ARN polimerasa no té
capacitat de reparar errors
3. En la transcripció només es copia un fragment d’una de les dues cadenes d’ADN
(cadena codificant o amb sentit)

10. Diferencies en la transcripció
entre procariotes i eucariotes
PROCARIOTES EUCARIOTES
Transcripció i traducció es donen de manera Transcripció i la traducció no es fan
simultània (no hi ha nucli diferenciat) simultàniament (hi ha nucli diferenciat)
Els gens es troben “fragmentats”. Hi ha
Els gens són unitats continues.
seqüències que es tradueixen (EXONS) i
No hi ha maduració
seqüències que no (INTRONS). Hi ha maduració
Els ARNm solen ser policistrònics (tenen més
Els ARNm solen ser monocistrònics
d’un gen) i són llargs
Hi ha només un tipus d’ARN polimerasa Hi ha 3 tipus d’ARN polimerasa
PROMOTOR: PROMOTOR:
TTG ACA o TAT ATT TATA box
S’afegeix un cap (guanosina metilada)a l’extrem
No es modifica ni l’extrem 5’ ni el 3’
5’ i una cua (poli-A) a l’extrem 3’

11. Transcripció en procariotes
Hi ha només un tipus d’ARN polimerasa que sintetitza els diferents tipus
d’ARN (ARNm, ARNt i ARNr)
Aquesta ARN polimerasa...
 No necessita un primer com l’ADN polimerasa
 No té capacitat reparadora (exonucleasa)
 És més lenta que l’ADN polimerasa i actua desenrotllant
(i enrotllant) l’ADN
 Llegeix sentit 3’  5’ però copia en sentit 5’  3’.

12. 1. INICIACIÓ PROMOTOR OPERADOR GENS ESTRUCTURALS
Per començar la ... TTG ACA TAC ... ...
transcripció, l’ARN 3’ 5’
polimerasa reconeix la 10 parells bases
seqüència promotora. Aquest
promotor indica a l’enzim
que ha de començar a copiar 2. ELONGACIÓ
a 10 parells de bases cap a
Un cop unit l’ARN polimerasa a la cadena
l’extrem 5’
d’ADN, l’enzim desenrotlla la doble cadena i
comença a llegir (3’  5’) i unir (5’  3’)
ribonucleòtids’. A mesura que avança la
transcripció, la doble hèlix torna a formar-se
3. TERMINACIÓ
La transcripció acaba quan
l’ARN polimerasa llegeix un 4. MADURACIÓ (eucariotes)
triplet de fi de la
transcripció (ex: TTT) En eucariotes l’ARN transcrit primari pateix
petites modificacions fins a donar els ARNm,
ARNr i ARNt madurs. A més a més solen ser
policistrònics i entre els gens consecutius hi ha
seqüències espaiadores no codificants. En
aquesta fase es degraden aquestes seqüències

13. Transcripció en eucariotes
Es realitza al nucli. En línies generals és igual a la transcripció en procariotes però
hi ha algunes diferències (ja vistes)
Hi ha 3 ARN polimerases:
 ARN pol I: al nuclèol. Controla la síntesi dels ARNr
 ARN pol II: Codifica els ARNm i alguns ARNn
 ARN pol III: Codifica els ARNr i ARNt
Les ARN polimerases eucariotes no reconeixen
directament als promotors, necessiten factors de
transcripció que s’uneixen a l’ADN

14. 1. INICIACIÓ
Per començar la transcripció, l’ARN pol II reconeix la seqüència promotora. Aquest
promotor indica a l’enzim que ha de començar a copiar a 30 parells de bases cap a
l’extrem 5’
PROMOTOR OPERADOR GENS ESTRUCTURALS
TATA box TAC ... ...
3’ 5’
2. ELONGACIÓ 30 parells bases
Un cop unit l’ARN polimerasa a la cadena d’ADN, l’enzim comença a llegir (3’  5’) i
unir (5’  3’) ribonucleòtids. A mesura que avança la transcripció, la doble hèlix
torna a formar-se.
A l’extrem 5’ s’afegeix un “cap” (guanosina metilada i fosforilada inversa) que
servirà per unir l’ARNm madur a la subunitat petita del ribosoma en la traducció
3. TERMINACIÓ
La transcripció acaba quan l’ARN polimerasa llegeix una seqüència de fi de la
transcripció (TTA TTT), és a dir, copia AAU AAA. En aquest momenta l’extrem
3’ s’afegeix una “cua” (“poli-A”) formada per entre 20 i 50 adenines. No se sap
exactament la funció d’aquesta cua, però sembla que allarga la vida mitjana del
ARNm

15. 4. MADURACIÓ (eucariotes)
Procés d’eliminació de seqüències que no es
tradueixen (INTRONS). Es produeix al nucli i
es coneix amb el nom de “splicing”
ADN
ARN transcrit primari
Cap exons introns exons introns exons introns exons Poli-A
5’ 3’
introns citoplasma
nucli
Cap exons exons exons Poli-A
5’ 3’
ARNm
Cap exons exons exons Poli-A
5’ 3’

16. Traducció
Segona fase de l’expressió gènica. Consisteix a sintetitzar una proteïna a partir
de la informació continguda en una molècula d’ARNm
Es realitza al ribosomes (situats al citoplasma, RE, mitocondris i cloroplasts)
S’entén per traducció al conjunt de processos gràcies que permeten la
síntesi d’una proteïna a partir de la informació continguda en un ARNm
La informació codificada en triplets (CODONS) de bases dels ARNm s’ha de
concretar en una successió d’aa que formaran l’estructura primària d’una cadena
polipeptídica.
És gràcies al codi genètic que es pot fer aquesta “traducció”
ARNm: porta la informació de la cadena peptídica
ARNr: juntament amb les proteïnes formen els ribosomes
En la traducció
intervenen: ARNt: porten els aa del citoplasma fins als ribosomes i
reconeixen els triplets de bases de l’ARNm (ANTICODONS)
I els aminoàcids i enzims necessaris

17. TRANSCRIPCIÓ
Gens amb informació ARNm
per a proteïnes
TRANSCRIPCIÓ
Gens amb informació ARNt
per a diferents ARNt
RIBOSOMA
càrrega
ADN aa
TRANSCRIPCIÓ TRADUCCIÓ
Gens amb informació ARNr
per a ARNr
Proteïna
ribosoma
Gens amb informació per TRANSCRIPCIÓ ARNm PROTEÏNA
a proteïnes de ribosomes (ribosoma)

18. Activació dels ARNt
Per poder començar la síntesi de proteïnes, cal que els aa estiguin units al seu
corresponen ARNt. Aquesta unió s’anomena CÀRREGA del ARNt i és catalitzada
per enzims citoplasmàtics anomenats aminoacil-ARNt-sintetases.
Hi ha 20 aminoacil-ARNt-sintetases diferents
Aquests enzims col·loquen l’aa pel grup COOH a
l’extrem 3’ de l’ARNt (que sempre té la seqüència
terminal CCA). L’energia la proporciona l’ATP
Braç D: Lloc de reconeixment de l’aminoacil-ARNt-sintetasa
Braç T: Lloc de reconeixment del ribosoma
Anticodó: Lloc de reconeixment amb l’ARNm

19. Traducció en eucariotes
El ribosoma llegeix l’ARNm en sentit 5’  3’, i la síntesi de la
proteïna es fa de l’extrem amino a l’extrem carboxil
La traducció consta de 3 passos:
1. INICIACIÓ
2. ELONGACIÓ
3. TERMINACIÓ

20. 1. INICIACIÓ
1. La subunitat petita del ribosoma reconeix el cap (extrem 5’) de l’ARNm i busca el triplet
d’inici de la traducció (AUG), que també incorpora una metionina (en procariotes és un derivat, la
formilmetionina). L’energia la proporciona una GTP
2. S’uneix la subunitat gran del ribosoma. En aquest moment apareixen dos llocs (“loci”) en
el ribosoma:
el locus P (peptídic): lloc on es va quedant la cadena peptídica, i
el locus A (aminoàcid): lloc per on s’incorporen els nous ARNt

21. 2. ELONGACIÓ
Un cop tenim el ribosoma complet, arriba l’ARNt complementari a la seqüència de
l’ARNm que es troba al locus A, produint-se la transferència de l’aa que es troba
al locus P al nou aa incorporat mitjançant un enllaç peptídic.
Per fer-se aquesta transferència es necessita GTP, factors d’elongació (proteïnes) i l’acció
de la peptidil-transferasa (enzim de la subunitat gran del ribosoma)
Un cop incorporat el nou aa a la cadena existent (de 2 aa)...
aquesta es troba al locus A;
el ribosoma es desplaça 3 nucleòtids cap a
l’extrem 3’ de l’ARNm. Això fa que..
L’ARNt del locus P quedi fora del ribosoma i queda
alliberat
El locus A sigui ara el locus P i aparegui un nou
locus A corresponent al següent triplet de l’ARNm
Aquest moviment del ribosoma es coneix amb el nom de TRANSLOCACIÓ ( necessita
els factors d’elongació i GTP) i la seva repetició permet la successiva addició d’aa
(que adoptaran una estructura secundària a mesura que es aparegui

24. 3. TERMINACIÓ
La síntesi de la cadena acaba quan el ribosoma es troba un triplet de fi de
traducció (UAG, UAA o UGA). En aquest moment s’afegeix un factor de terminació
(no un ARNt) i la cadena peptídica es separa de l’últim ARNt.
Al mateix temps, el ribosoma separa les seves subunitats que el formen
Sovint els ARNm tenen una sèrie de codons de terminació seguits a fi d’assegurar que la
traducció arribi al final, ja que de vegades alguns ARNt mutats no el reconeixen com a
codons d’STOP i continua la síntesi
En alguns casos pot passar que l’ARNm tingui un codó mutat d’STOP i interrompi la síntesi
proteica, però se sap que alguns ARNt no llegeixen STOP i incorporen un aa, encara que no
sigui el correcte, continuant així la síntesi de la proteïna
Un cop sintetitzada la proteïna poden haver-hi modificacions posteriors (maduració):
 Afegir un glúcid;
 Trencar la cadena;
 Eliminar el primer aa (Met);
 ...

25. La traducció en moviment

27. Regulació de l’expressió gènica
Totes les cèl·lules tenen molta informació que no s’expressa contínuament. En
algunes cèl·lules (sobretot eucariotes) hi ha gens que no s’expressaran mai i d’altres
que s’expressaran o no segons el moment.
La regulació gènica ha de permetre que cada cèl·lula expressi els gens necessaris
en el moment oportú
El control gènic és, doncs, tot el conjunt de
mecanismes que regulen l’expressió dels gens
En procariotes aquest control estarà encaminat bàsicament a fer que la cèl·lula
respongui conservativament als canvis ambientals, sobretot pel que fa a la nutrició i
a la reproducció, i que aquesta resposta sigui prou ràpida per ser efectiva
En eucariotes el control és bastant més complex a causa de la diferenciació
cel·lular i l’existència d’un medi intern (homeòstasi) i, en molts aspectes encara és
poc conegut

28. Regulació de l’expressió gènica en procariotes
En procariotes, la regulació del gens es pot fer controlant la transcripció.
Els estudis van començar el 1947 amb les observacions de Monod sobre cultius
d’E. coli .
Si feia créixer el bacteri en un medi amb lactosa, els nivells de
l’enzim β-galactosidasa (degrada la lactosa) eren alts
Va veure que si s’afegia glucosa en el medi amb lactosa, el nivell
d’aquest enzim disminuïa considerablement i ràpidament.
Alguna cosa regulava la síntesi.
Al 1961, Jacob & Monod van proposar un model, anomenat OPERÓ, que
explica com es porta a terme el control de la síntesi de proteïnes (després de
descobrir l’estructura de l’operó lactosa (operó lac) en l’E. coli )

29. OPERÓ Un operó és una unitat d’expressió i de regulació gèniques en els
bacteris, que comprèn gens estructurals (relacionats funcionalment) i
els elements de control en l’ADN que són reconeguts per un producte
o productes de gens reguladors (no formen part de l’operó)
Els gens estructurals són aquells que codifiquen qualsevol proteïna o ARN que
no tingui funció reguladora
Els gens reguladors són aquells que codifiquen ARN o proteïna (REPRESORA)
que té per funció controlar l’expressió d’altres gens. Aquesta proteïna
presenta dos conformacions, una “activa” amb capacitat per unir-se a l’ADN,
i una altra “inactiva” sense capacitat d’unir-se a l’ADN
En l’operó també hi ha una seqüència d’ADN anomenada OPERADOR ( gen O ), que
és l’element de control situat entre la seqüència promotora ( gen P ) i els gens
estructurals.
GEN OPERADOR
Serà en el gen O on la REGULADOR PROMOTOR (gen O)
GENS ESTRUCTURALS
proteïna reguladora
“activa” s’unirà a
l’ADN, impedint
l’expressió dels gens OPERÓ
reguladors
Existeixen dos tipus de control: control negatiu (inhibició)
i control positiu (activació)

30. Ex: Activació gènica
(ex.: β-galactosidasa)
La proteïna reguladora s’uneix al gen O mentre no hi hagi lactosa. Quan al
medi hi ha lactosa, aquesta s’uneix a la proteïna reguladora i la “desactiva” ,
permeten així la síntesi de la β-galactosidasa i degradació de la lactosa

31. Ex: Inhibició gènica La proteïna reguladora es sintetitza de manera inactiva,
permeten la formació d’histidina. Quan hi ha un excés
(ex.: síntesi d’histidina)
d’histidina, aquesta molècula actua com a corepressor
unint-se a la proteïna reguladora. D’aquesta manera,
proteïna i histidina inhibeixen la síntesi