Replicación del ADN

Unidad 1: “Información
Genética y Proteínas”
Tema: Replicación del ADN
Colegio Hispano Americano
Depto. De Ciencias - Biología
Prof.: Ma. José Espinoza A.
Nivel: 4to Medio
Flujo de Información
Genética en la Célula.
Replicación del
ARN
Replicación del
ADN
Transcripción
Traducción
ARN
ADN
Transcripción
Reversa
PROTEÍNA
DUPLICACIÓN
Sucede en la fase S
Se intuyó tras el descubrimiento de Watson y
Crick de la doble helice.
Posibles modelos:
Modelo conservativo
Modelo semiconservativo
Modelo dispersivo
Experimento de Meselson y Stahl 1957
REPLICACIÓN:
Proceso en que la molécula de doble hélice del ADN se copia para
producir dos moléculas de doble cadena.
Consiste en un proceso complejo y altamente refinado.
La célula enfrenta tres restos importantes para llevara acabo el
proceso de replicación:
- Separara las dos moléculas de ADN
- Síntesis del ADN del extremo 5’ al extremo 3’
- Evitar errores de replicación
El proceso de replicación posee algunas
propiedades como:
- Es semiconservativa
- Es bidireccional
- Secuencial y Ordenada
- Utiliza sustratos activados
- Exacta
- Discontinua.
FASES DE LA DUPLICACIÓN
(en Escherichia coli)
INICIACIÓN
OriC – GATC
Acontecimientos:
Helicasas (rompen p. d H.)
Girasas y toposiomerasas (alivian tensión)
Proteínas SSB
Burbuja de replicación con dos horquillas.
Comienzo: bidereccional
Helicasa
IMAGEN DE TOPOISOMERASAS
LA DUPLICACIÓN ES BIDIRECCIONAL
FASE DE ELONGACIÓN:
ASPECTOS GENERALES
Dos mecanismo según hebras
ENZIMAS:
Primasa: ARN cebador
ADN POLIMERASAS I, II, III, con actividad
POLIMERASA: unión de desoxirribonucleótidos
complementarios a partir de una hebra molde.
EXONUCLEASA: eliminación de nucleótidos con
bases mala pareadas.
ARN cebador
ADN plimerasa no es
capaz de iniciar
síntesis: sólo añade
nucleótidos.
PRIMASA: fabrica un
ARN cebador
A partir de éste, inicia
la actividad la ADN
polimerasa
DNA Polimerasas:
DNA polimerasa I
Reparación del ADN
DNA polimerasa I I
Reparación del ADN
DNA polimerasa III
Principal participante en la
polimerización de la cadena de
ADN recién formada
¡LAS DOS HEBRAS NUEVAS
NO PODRÁN SINTETIZARSE
DE IGUAL MANERA!
CONCEPTOS:
-Hebra conductora:
-Hebra retardada:
fragmentos de Okazaki.
Tabla I. Principales proteínas de la duplicación de E.coli.
Proteínas
Funciones
Primasa
Sintetiza el ARN partidor.
Helicasas
Desdobla la doble hélice.
Proteínas SSB
Estabiliza regiones de hebra simple.
ADN girasa
Introduce giros a la superhélice.
ADN polimerasa III
Sintetiza el ADN.
ADN polimerasa I
Saca la hebra partidora y completa los espacios.
ADN topoisomerasa I Corta una hebra de ADN.
ADN topoisomerasa Corta ambas hebras de ADN.
II
ADN ligasa
Une los extremos de los polinucleotidos preformados.
REPLICACIÓN EN
EUCARIOTAS
(muy parecida a la procariotas)
ALGUNAS DIFERENCIAS
Se forman burbujas de replicación, en
varios puntos. (en algunas especies hasta
6000)= Varios oris
Se necesita duplicación de histonas.
Nucleosomas:
Nuevos: hebra retardada
Antiguos: hebra conductora
Enzimas que participan en la síntesis
de ADN en Eucariontes
5 polimerasas:
alfa (hebra retrasada) y delta (hebra
adelantada) son las encargadas de la
duplicación del ADN cromosomal.
beta consistente de una sola cadena
polipeptídica es la responsable de la reparación
del ADN.
gamma se encuentra en mitocondrias y es
responsable de la duplicación del ADN
mitocondrial.
épsilon, enzima recientemente descubierta y su
actividad es similar a la polimerasa delta.
Exigencias para el inicio de
la replicación genética:
1. Una secuencia de nucleótidos que una
específicamente las proteínas de iniciación
2. Un mecanismo que genere un extremo cebador al
que puedan añadirse los nucleótidos por la ADN
polimerasa.
Reparación del ADN
Actividad endonucleasas de las ADN pol.
La mayoría de las células del cuerpo entran
primero en senescencia.
Después, tras daños irreparables en el ADN
sobreviene la apoptosis y evitar que la célula se
vuelva carcinogénica.
Cuando las células entran en senescencia, las
modificaciones en la biosíntesis y producción
hacen que funcionen de forma poco eficiente,
conduciendo inevitablemente a la enfermedad. La
capacidad de reparación del ADN de la célula es
vital para la integridad de su genoma, de su
funcionamiento normal y por extensión, de todo el
organismo. Muchos genes que al principio
parecían estar relacionados con una mayor
duración de la vida han sido relacionados con el
mecanismo de reparación y protección del ADN.
El fracaso al corregir lesiones moleculares en las
células que forman gametos conduce a una
descendencia con mutaciones, lo que puede
afectar a la tasa evolutiva.
- Etapas de la duplicación del ADN
Hay que recordar que es circular y ocurre en tres etapas:
1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice
en el punto ori.
Intervienen un grupo de enzimas y proteinas, a cuyo conjunto
se denomina replisoma
•Primero: intervienen las helicasas que facilitan en
desenrrollamiento
•Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la
tensión generada por la torsión en el desenrollamiento.
* Tercero: Actúan las proteinas SSBP (proteinas estabilizadoras
de cadena sencilla) que se unen a las hebras molde para que
no vuelva a enrollarse.
Single Strand
Binding Protein
2ª etapa. síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
* Actuan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas
hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido
3´-5´.
* Intervienen las ADN polimerass I y III, que se encargan de la
replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte
del trabajo es la ADN polimerasa III
* Actua la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por
agentes físicos.
La cadena 3´-5´es leida por la ADN polimerasa III sin ningún
tipo de problemas ( cadena conductora).
La cadena 5´-3´ no puede ser leida directamente, esto se
soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de
Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se
unen . Esta es la hebra retardada llamada de esta forma
porque su síntesis es más lenta.
3ª etapa: corrección de errores.
La enzima principal que actua como comadrona, es la ADN
polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la
replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como:
* Endonucleasas que cortan el segmento erroneo.
* ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco.
•ADN ligasas que unen los extremos corregidos
http://www.youtube.com/watch?v=-EGKrYdQEHQ