Regulació de l'expressió gènica

Imatge: Freepik

Objectiu: Comprendre i analitzar la funció de les biomolècules implicades en la
regulació de l'expressió gènica durant la transcripció.

Instruccions:
1. Cada parella/equip: 1 ordinador amb aquesta pantalla Quizizz per contestar a les preguntes + 1 ordinador per manipular el Simulador Phet.

2. Accedeix a la simulació fent clic en el següent enllaç i selecciona l’opció "Expressió".

La regulació de l'expressió gènica amb
simulador

1r BATX

Multiple Choice

Abans de manipular la "Caixa d'Eines de Biomolècules", observa l'estructura del gen 1 i respon: Quina funció té la regió transcrita d’un gen?

• S’emmagatzema la informació de l’ADN sense ser utilitzada.

• Permet que l’ARN polimerasa s’uneixi i iniciï la transcripció. També s’anomena "promotor".

• És la seqüència d’ADN que es transcriu. També s’anomena "regió codificant".

• S’uneix l’ARN polimerasa, però no se sintetitza ARN.

​

​✅ La regió codificant d'un gen és la regió que es transcriu, és a dir, que conté la informació necessària per sintetitzar ARN. És contigua al promotor.

Imatges: https://phet.colorado.edu/

Instruccions: Comença l’expressió gènica del gen 1

1r BATX

• Arrossega les biomolècules necessàries de la "caixa d’eines

• de biomolècules" allà on calgui per a obtenir una proteïna.

• Recorda la seqüència del procés: ADN → ARNm → proteïna.

• Quan hagis obtingut una proteïna, arrossega-la a "La teva col·lecció de proteïnes".

​

• Assegura't de provar totes les biomolècules disponibles a la caixa almenys una vegada arrossegant-les allà on toqui per observar el seu efecte.

• Respon a les preguntes a continuació.

Multiple Choice

Amb la informació obtinguda en la simulació del Gen 1, respon: Quina és la funció de l'ARN polimerasa?

• Sintetitza proteïnes a partir de l'ARNm.

• Realitza la transcripció, unint nucleòtids per formar ARN a partir d'ADN.

• Transporta aminoàcids fins als ribosomes.

• Degrada l'ARNm per evitar sobreexpressió.

​

​✅ L'ARN polimerasa és l'enzim responsable de sintetitzar ARN a partir d'una cadena d'ADN motlle. Ho fa afegint ribonucleòtids en sentit 5' --> 3'.

_{^{Font: https://gifer.com/en/4SW4}}

Multiple Choice

Quina és la funció dels ribosomes?

• Sintetitza proteïnes a partir de l'ARNm.

• Degradar proteïnes innecessàries.

• Modificar l'ARN abans que surti del nucli.

• Transportar aminoàcids.

​

✅ Els ribosomes són les estructures encarregades de traduir la informació de l'ARNm en proteïnes en el procés anomenat traducció (translation).

_{^{Font: LabXchange}}

Multiple Choice

Què passa quan col·loques el factor de transcripció negativa a l'ADN?

• Frena la progressió de la RNA polimerasa un cop ja ha començat transcripció

• Impedeix que la RNA polimerasa s’uneixi o iniciï la transcripció

• Augmenta la expressió gènica estimulant la ARN polimerasa

• Destrueix l'ARNm

Multiple Choice

Si ja has sintetitzat una proteïna, respon: a quina etapa de la transcripció afecten els factors activadors i repressors?

• Iniciació

• Elongació

• Terminació

• Maduració

​

Observa la imatge. Els activadors afavoreixen la unió de l’ARN polimerasa al promotor, facilitant l'inici de la transcripció. Els repressors, en canvi, impedeixen aquesta unió i bloquegen la transcripció.

Aquests factors s'uneixen a la regió reguladora del gen, que pot trobar-se dins o molt a prop al promotor (com és el cas del gen 1). En altres casos, especialment en eucariotes, aquestes regions reguladores poden situar-se a distàncies considerables, actuant a través de seqüències com potenciadors (enhancers) o silenciadors.

_{^{Font: Khan Academy}}

✅ Els factors activadors i repressors són elements essencials en la regulació de la fase d’iniciació de la transcripció, ja que determinen si aquest procés pot començar o no.

Imatge: https://phet.colorado.edu/

Instruccions: Exploració del Gen 2

Fes clic a "Pròxim Gen" i repeteix el procediment per expressar el Gen 2:

• Arrossega les biomolècules necessàries de la "caixa d’eines de biomolècules" per a obtenir una proteïna.

• Recorda la seqüència del procés: ADN → ARNm → proteïna.

• Quan hagis obtingut una proteïna, arrossega-la a "La teva col·lecció de proteïnes".

• Assegura't de provar totes les biomolècules disponibles a la caixa almenys una vegada arrossegant-les allà on toqui per observar el seu efecte.

• Respon a les preguntes a continuació.

1r BATX

Multiple Choice

Què ha de tenir el Gen 2 per transcriure l’ADN a ARNm que el Gen 1 no tenia?

• Un promotor més llarg.

• Dos factors activadors en lloc d’un.

• Un ribosoma addicional.

• Un destructor d’ARNm més eficient.

​

✅ Perquè el Gen 2 es transcrigui, requereix la presència de dos factors activadors, a diferència del Gen 1, que en requereix només 1. A més, la transcripció només és possible si no hi ha cap factor repressor.

💡 Aquesta regulació més estricta podria estar relacionada amb una major necessitat de control en l’expressió del Gen 2, depenent del seu paper en la cèl·lula.

❌ La mida del promotor no determina necessàriament si el gen es transcriurà.
❌ Els ribosomes intervenen en la traducció, no en la transcripció.
❌ El destructor d’ARNm regula la degradació de l’ARNm, no la seva síntesi

_{^{Font: Khan Academy}}

Imatge: https://phet.colorado.edu/

Instruccions: Exploració del Gen 3

Fes clic a "Pròxim Gen" i repeteix el procediment per expressar el Gen 3. Respon a les preguntes a continuació.

1r BATX

Multiple Choice

Per què cada gen dona lloc a un únic tipus de proteïna?

• Perquè els ARNm eucariotes són monocistrònics.

• Perquè els ARNm eucariotes són policistrònics.

• Perquè cada proteïna té una funció diferent.

• Perquè el nucli cel·lular regula l'expressió.

​

✅ Encara que cada proteïna tingui una funció diferent, la raó és que els ARNm eucariotes són monocistrònics. Això significa que cada ARNm eucariota codifica una única proteïna, a diferència dels ARNm procariotes que solen ser policistrònics.

❌ La regulació de l’expressió gènica és complexa i no depèn només del nucli.

_{^{Font: http://apuntesbioquimicageneral.blogspot.com/2014/}}

Open Ended

Per què és important la funció dels factors activadors i repressors?

​

_{^{Font: Freepik (left), adapted from Freepik (right)}}

​

Els activadors i repressors regulen si un gen es transcriurà actuant com un interruptor "on/off" i determinant la quantitat de transcripció (com un "control de volum").

Els activadors s’uneixen a regions reguladores (com els enhancers), i faciliten la unió de l’ARN-Pol al promotor, augmentant la transcripció. Els repressors, en canvi, impedeixen aquesta unió, impedint l’expressió del gen.

Aquest control garanteix que els gens s’expressin en el moment i la quantitat adequades segons les necessitats cel·lulars

Open Ended

Per què és important que existeixin molècules que destrueixen l'ARNm?

​

_{^{Font: TRENDS in Pharmacological Sciences}}

La degradació de l'ARNm és necessària per evitar que un gen s’expressi indefinidament i produeixi proteïnes quan la cèl·lula no les necessita (adaptació a les necessitats cel·lulars).

També és important per degradar ARNm defectuós, evitant la síntesi de proteïnes defectuoses que prodrien ser perjudicials.

Multiple Choice

Quina és la importància d’una regulació precisa de la transcripció i l’expressió gènica?

• Permet l’existència de diferents tipus cel·lulars, és a dir, permet la diferenciació cel·lular (procés pel qual les cèl·lules canvien d'un tipus cel·lular a un altre més especialitzat).

• Garanteix que cada cèl·lula sintetitzi les proteïnes necessàries per complir la seva funció.

• Les dues anteriors són correctes

​

_{^{Font: Khan Academy}}

La regulació de l’expressió gènica és essencial tant per a la diferenciació com per al correcte funcionament de les cèl·lules.

✅ Determina quins gens s'activen en cada tipus cel·lular, pel que és essencial per la diferenciació cel·lular durant el desenvolupament.

✅ Permet que cada cèl·lula expressi els gens necessaris per a la seva funció específica, garantint així la seva especialització.

​

​Ben fet! Has superat el repte en temps rècord 🏅

Vols seguir jugant? Accepta el Quiz extra 🏆



Massa fàcil per a tu? Aquí tens unes preguntes sorpresa💥