ADN - wikimibiologia

TEMA 14
ADN, portador del
mensaje genético
ÍNDICE
1. ADN como material genético
2. La duplicación del ADN. Hipótesis y
descubrimiento del modelo semiconservativo
3. Síntesis in vitro de ADN.
4. Replicación


Procariotas
Eucariotas
5. Transcripción
6. Código genético. Tranducción
7. Regulación de la expresión génica
1. ADN, como material genético


Recordamos..........que a principios del siglo
XX, no se sabía cuál era la molécula
responsable de la herencia (¿proteínas o
ácidos nucleicos?).
Para ello, Griffith, 1928, con sus estudios de
Streptococcus pneumoniae, determinó que
existía un “factor transformante”, capaz de
convertir la cepa R (no virulenta) en virulenta
(ese factor era transmitido por las cepas S
muertas)
EXPERIMENTO DE GRIFFITH




En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y
Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y
concluyeron que el factor de transformación era el
ADN.
Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el
agregado de una enzima que destruía el ADN,
demostró que el factor de transformación era el ADN.
Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la
transformación obtenida por Griffith.
Concluyó que el material hereditario era ADN y no una
proteína.
EXPERIMENTO DE AVERY
1952, HERVEY Y
CHASE.
Respaldarazo
definitivo a las
conclusiones de
Avery.
Investigación en
bacteriófagos T2,
marcados
radiactivamente
2. Duplicación del ADN. Hipótesis


Es el proceso mediante el cual la molécula de
ADN se copia a si misma exacta y fielmente.
Se produce en la fase S de la interfase celular
En la fase de duplicación, cada cadena sencilla
sirve de molde para la síntesis de la cadena
complementaria, de modo que se pueden
sintetizar dos dobles hélices con secuencias
de nucleótidos idénticas..........
…............modelo SEMICONSERVATIVO
¿Cómo se llegó a esta conclusión?

Existían hipótesis sobre el modelo de
replicación de ADN:

Conservativa . 2 hebras antiguas y dos nuevas

Dispersiva. 2 moléculas con trozos de hebra
antigua y trozos nuevos
¿Por qué se acepta el modelo
semiconservativo?

La controversia de la hipótesis de replicación
fue resuelta por Messelson y Stahl en 1957
3. Síntesis in vitro de ADN


Una vez que se supo
cómo era la
replicación del ADN,
el siguiente paso fue
saber como se
producía el proceso
con detalle.
Kornberg en 1956
aisló a partir de la
bacteria Escherichia
coli la enzima ADNpolimerasa
Características de la ADN polimerasa
El experimento de Cairns (1963)
Destinado a observar la duplicación de ADN “in vivo”
El experimento de Cairns
permitió descubrir:
•Que el ADN de Escherichia
coli era circular.
•Confirmó la hipótesis
semiconservativa.
•Erróneamente se dedujo
que la replicación era
unidireccional
Más tarde se confirmó que el ADN bacteriano se
replica bidirecccionalmente de la siguiente
manera.....
4. Replicación
La replicación del ADN es el
proceso según el cual una
molécula de ADN de doble hélice
da lugar a otras dos moléculas de
ADN con la misma secuencia de
bases.
Replicación en procariotas
- Fase de iniciación
- Fase de elongación
FASE DE INICIACIÓN
Las topoisomerasasy las
girasas
•Eliminan
el
superenrollamientoque se
produce en el resto de la
molécula
Las proteínas SSBP (de
single-strand
binding
protein) -proteínas de unión
a la cadena sencilla se unen
a las hebras moldes para
estabilizarlas y que no se
vuelvan a enrollar.
El proceso es bidireccional: hay dos conjuntos de
enzimas trabajando en sentido opuesto.
•Se forma una burbuja de replicación con dos horquillas
de replicación

Fase de elongación
•En esta fase además de las enzimas
anteriores intervienen las
ARN polimerasas y las
ADN-polimerasas
Trabajo de la ADN polimerasa III
•Recorre la hebra molde y selecciona en cada
momento el desoxirribonucleótido trifosfato,
cuya base debe ser complementaria a la base
del molde.
•Si el nucleótido trifosfato seleccionado, es en
efecto el complementario, cataliza su hidrólisis
separando un resto pirofosfato (PP) del
nucleótido monofosfato que incorpora a la
cadena de ADN en formación mediante un
enlace fosfodiéster.
Defectos de la ADN polimerasa III
•Es incapaz de iniciar una cadena por si misma, se limita a
añadir nucleotidos a una cadena preexistente de ARN
llamado CEBADOR o primer fabricado por una ARN
polimerasa llamada primasa
•Sólo sabe añadir los nucleótidos al extremo 3’, pero no al
extremo 5’. (la hebra nueva crece en sentido 5’→ 3’)
Replicación de la Hebra continua 3’→5’
•Se descubrió que la hebra molde 3’→5’ es copiada de
manera continua por el enzima ADN polimerasa III con
la ayuda inicial de un fragmento de ARN llamada ARN
cebador o primer fabricado por una primasa.
•La hebra nueva crece por tanto en sentido 5’→3’ de
forma continua
Replicación de la Hebra retardada 5’→3’
•La enzima ADN polimerasaIII no sabe leer en este sentido
por tanto tiene que ir retrocediendo para poder leer en el
sentido adecuado.
•Una ARN polimerasa fabrica un fragmento de ARN de
unos 40-50 nucleótidos denominado ARN cebador que deja
un extremo 3’ libre donde poder añadir nucleótidos
•La ADN polimerasa añade sobre este cebador un
fragmento de unos 1000 o 2000 nucleótidos de ADN
denominado fragmento de Okazaki. (este concepto varía
según los libros)
Hebra retardada (continuación)
Luego laADN-polimerasa I(la aislada por
Kornberg) gracias a su función exonucleasa retira
los fragmentos de ARN y luego a su función
polimerasa rellena los huecos con ADN.
•Finalmente la ADN-ligasa empalma entre sí los
diferentes fragmentos, en la hebra de crecimiento
discontinuo llamada hebra retardada