REPLICACIÓN DEL ADN

Presentación organizada con fines
didácticos por
José Antonio Pascual Trillo
(accesible en www.japt.es )
La replicación del ADN
Hipótesis conservativa
Hipótesis semiconservativa
Demostración:
Experimentos de Meselson y Stahl (1958)
Hipótesis dispersiva
Presentación organizada por José Antonio Pascual Trillo
La replicación del ADN
LA REPLICACIÓN DEL ADN BACTERIANO SE
AJUSTA AL MODELO SEMICONSERVATIVO:
EXPERIMENTOS DE MESELSON Y STAHL
(1958)
Presentación organizada por José Antonio Pascual Trillo
EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR:
EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963)
La replicación del ADN
Cairns en 1963, llevó a cabo
otro experimento en la bacteria
E. coli que además de
demostrar que la replicación
del ADN se ajustaba al
modelo semiconservativo,
también demostraba que el
ADN bacteriano (de E. coli)
es circular.
La Timidina con Tritio (H3) da
autorradiografias de puntos
en emulsiones fotográficas
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EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR:
EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963)
La replicación del ADN
Cairns (1963) interpretó que el cromosoma de E. coli era circular y que se replicada de modo
semiconservativo.
También supuso que existía un punto de inicio de la replicación, un origen, y un punto de crecimiento (PC). Sin
embargo, esta interpretación fue errónea, ya que en E. coli existe un solo punto de iniciación de la Replicación
(Ori C) pero existen dos puntos de crecimiento (PC), ya que la replicación en E. coli es bidireccional.
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REPLICACIÓN
La replicación del ADN
Tanto en procariotas como en eucariotas, la replicación es semiconservativa y
bidireccional.
Existe una hebra conductora y una hebra retardada (con lectura por
fragmentos de Okazaki)
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La replicación del ADN
CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS
ÚNICO PUNTO DE ORIGEN: REPLICÓN
En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y, a partir de este único
punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de
crecimiento (PC) u horquillas de replicación.
Al ser el cromosoma bacteriano una unidad de replicación se le denomina replicón.
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La replicación del ADN
CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
VARIOS PUNTOS DE ORIGEN: VARIOS “REPLICONES” O
BURBUJAS DE REPLICACIÓN
Presentación organizada por José Antonio Pascual Trillo
La replicación del ADN
Diferencias entre procariotas y eucariotas
UNO O VARIOS “REPLICONES” O BURBUJAS DE REPLICACIÓN
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
1ª etapa: INICIACIÓN
Desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en punto ORI-C (pto de inicio).
Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma
- Helicasas: desenrrollamiento y separación de hebras
- Girasas y topoisomerasas: eliminan las tensiones de la torsión.
- Proteínas estabilizadoras SSB: mantienen separadas las hebras
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
Cadena retardada 5’-3’
La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la
síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador
(ARN) que es sintetizado por una ARN
polimerasa (primasa). El cebador será eliminado
posteriormente.
Cadena molde 3’-5’
2ª etapa. ELONGACIÓN (1)
síntesis de las nuevas hebras de ADN.
- Actúa la ARN polimerasa dependiente de ADN (Primasa): sintetiza un fragmento de ARN (cebador o
primer)
-A continuación interviene la ADN polimerasa III que lee en sentido 3’-5’ y sintetiza las nuevas hebras en
sentido 5´-3. Por ello:
La cadena 3´-5´ (cadena conductora o molde) es leída por la ADN polimerasa III sin problemas.
La cadena 5´-3´ (cadena retardada) se lee en sentido inverso por pequeños fragmentos (de Okazaki)
que más tarde se unen (por eso va más lenta)
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
Cadena retardada 5’-3’
3. La ADN ligasa une los fragmentos de ADN
2. La ADN polimerasa I eliminar el ARN cebador o
“primer”
1. La ADN polimerasa III llega a contactar con el
ARN cebador de otros fragmentos
Cadena molde 3’-5’
2ª etapa. ELONGACIÓN (2)
síntesis la cadena retardada de ADN (a partir de los fragmentos de Okazaki)
En la cadena retardada (5´-3´ ), al llegar la ADN Pol-III a contactar con un cebador de otro fragmento de
Okazaki :
• Se debe eliminar el ARN cebador : lo hace la ADN Polimerasa I
• Se debe rellenar el hueco del cebador con ADN (¿lo hace la ADN Pol-I y/o la ADN Pol-III?)
• Se deben unir los dos fragmentos de ADN: lo hace la ADN ligasa
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
3ª etapa: CORRECCIÓN DE ERRORES
Se produce un sistema de revisión y corrección en el que intervienen varias enzimas :
- ADN polimerasas en actividad endonucleasa y exonucleasa, que detectan y cortan los segmentos
erróneos.
- ADN polimerasas en actividad polimerasa, que rellenan correctamente los huecos con secuencias
correctas
- ADN ligasas que unen los extremos corregidos y el resto de la cadena.
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Replicación en procariotas
DESENRROLLAMIENTO
La replicación del ADN
SINTESIS DE CADENA
EMPALME Y CORRECIÓN
ADN polimerasas I, II y III
Helicasas
Topoisomerasas / girasas
Proteínas estabilizantes SSB
ARN polimerasa: Primasa
ADN polimerasa III y I
ADN ligasa
ADN ligasas
Endo y exonucleasas
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
Enzimas de
replicación
(faltan ADN
ligasas)
Complejo
enzimático u
holoenzima de
ADN pol III
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
SSB
ARN Polimerasa
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
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Replicación en procariotas
La replicación del ADN
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REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
(diferencias con bacterias)
La replicación del ADN
Es similar a la de los procariontes en cuanto a semiconservativa y bidireccional.
También existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos
de Okazaki. Pero los fragmentos son más pequeños en eucariotas.
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REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
(diferencias con bacterias)
La replicación del ADN
Los eucariontes, a
diferencia de lo que sucede
en bacterias, poseen
muchos orígenes de
replicación, y como
consecuencia, muchos
replicones (unidades de
replicación).
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REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
(diferencias con bacterias)
La replicación del ADN
Los ADN de eucariotas
están unidos a histonas
(nucleosomas).
Por ello, la replicación se
coordina con la síntesis de
histonas
La cadena ligada a la
hebra conductora o
molde es la que se queda
con las histonas viejas.
La ligada a la
cadena retardada
adquiere histonas
nuevas
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La replicación del ADN
REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
(diferencias con bacterias)
Las polimerasas de procariotas y eucariotas son diferentes : las de
bacterias se numeran con números romanos, y las de eucariotas con letras
griegas)
En eucariotas la polimerización de cada cadena (molde y
retardada) la realiza una enzima diferente: δ y α
respectivamente
(En procariotas ambas la realiza la misma polimerasa :III)
Eucariotas
Procariotas
ENZIMA
FUNCIÓN
ENZIMA
FUNCIÓN
ADN Pol I
Eliminación del ARN cebador o primer
ADN Pol α
Síntesis hebra retardada. Síntesis del cebador o primer
ADN Pol II
Reparaciones
ADN Pol β
Unión de los fragmentos de Okazaki
ADN Pol III
Síntesis del ADN en ambas cadenas
ADN Pol γ
Síntesis del ADN mitocondrial
ADN Pol IV
Reparaciones
ADN Pol δ
Síntesis de la hebra conductora
ADN Pol V
Reparaciones
ADN Pol ε
Polimerización de los fragmentos de Okazaki
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REPLICACIÓN EN EUCARIONTES
(diferencias con bacterias)
La replicación del ADN
La replicación de los extremos de las fibras cromosómicas (telómeros) no
se puede lograr completamente en eucariotas
Acortamiento de los extremos:
“Reloj biológico”: envejecimiento celular
Células con
telomerasas activas
(muchas divisiones)
Las telomerasas
(ribonucleoproteínas
con actividad
retrotranscriptasa)
alargan las fibras de
ADN con secuencias
repetitivas
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