Bioquimica

Cromosomas y replicacin del ADN

Andrs H Cardona Echeverry

Est. Ing. Biomdica

Facultad de Ciencias Exactas Aplicadas

Longitud del ADN

Clula eucariota: 6.4 mil millones pb 46 cromosomas!! DNA: B - 0.34nm B 2 m de ADN

Problema!!! el ncleo celular mide 10M Solucin: Empaquetar el ADN?? Accesibilidad al ADN

2 m 1X10-5 m

68 m ADN, 65 nm Capside

Los cromosomas contienen la informacin gentica del organismo. Cada tipo de organismo tiene un nmero de cromosomas determinado; en la especie humana, por ejemplo, hay 23 pares de cromosomas organizados en 8 grupos segn el tamao y la forma

Cromosomas humanos

Sexuales

> Fragmento ADN > Tamao del Cromosoma

Nucleosomas

Cromosoma = ADN + Protenas Cromatina Histonas del timo de ganado bobino * Todos los aminocidos de una histona se unen con el esqueleto del ADN

Histonas: encargadas del empaquetamiento ordenado del ADN

Histona Residuos Masa (KDa) % Arg & lys

H1 215 23.0 1 29

H2A 129 14.0 9 11

H2B 125 13.8 6 16

H3 135 15.3 13 10

H4 102 11.3 14 11

Nucleosoma

Partcula nuclear de nucleosoma

Octmero de histona 2 x (H2A, H2B, H3, H4)

ADN (146pb) enrollado 1.8 vueltas

Histona H1 asociada

Relacin de empaquetamiento 7:1

Dmeros (H2A/H2B) Tetrmeros (H3-H4)

Filamento y fibras de nucleosoma

Filamento de nucleosoma

Fibras

30 nm 30 nm

Partcula nuclear de nucleosoma

ADN de doble helice

Filamento de nucleosoma

(10 nm)

Fibras de 30 nm Varios nucleosomas

Dominios en forma de asa (700 nm)

Cromosoma (1400 nm)

Emp

aqu

etam

ien

to d

el A

DN

Modificaciones en las histonas

Cdigo de las histonas *Metilacin *Acetilacin *Fosforilacin Genes tejido- especficos

Partes del cromosoma

Replicacin en

medio con BrdU

Replicacin Semi-Conservadora en eucariotas

Cromosoma

Cadena de ADN

Tim

idin

a

Continua la replicacin en medio con BrdU (Rojo)

BrdU: bromodesoxiuridina

Cromtides

Colorantes Fluorescentes y tincin de Giemsa Tmidina: tincin oscura BrdU: tincin clara

Replicacin del ADN

Nucletido

Composicin de las bases *Levende (1930): composicin de los nucletidos

5 - Unin con el fosfato

1 - Unin con la base

nitrogenada (A,T,G,C)

2 Desoxirribosa

Extremo 3 OH

dATP, dTTP, dCTP, dGTP dAMP, dTMP, dCMP, dGMP

ADN polimerasas

Cadena de ADN plantilla / dNTPs Cadena iniciadora 3OH (cebador o primer) 5 3

ADN polimerasa en bacterias: ADN pol I ADN pol II ADN pol III ADN polimerasa en eucariotas: ADN pol ADN pol ADN pol ADN pol ADN pol

Polimerizacin del ADN

Mg2+

Los iones de magnesio permiten: 1. Unin del

oxigeno del fosfato al carbono 3

2. Liberacin del pirofosfato

Replicacin del ADN en bacterias E. coli

Horquilla de replicacin

Horquilla de replicacin ADN pol III

Origen

Replicacin semidiscontinua

ADN Pol III

5

5

5 3

3

3 5 3 O

rige

n

Cadena atrasada

Cadena adelantada

Plantilla Cadena adelantada

Plantilla Cadena atrasada

Fragmentos de Okazaki

5 3 Primer: Sintetizados por la Enzima Primasa (ARN polimerasa) Primer de ARN

5

3

Ori

gen

5

3

3

3

5

5

Replicacin Bidireccional

Horquilla de replicacin

5

3 O

rige

n 5

3

3

3

5

5

ADN Pol I

ADN Pol III

5

3

Ori

gen

5

3

3

3

5

5

ADN Ligasa

5

3

Ori

gen

5

3

3 5

3 5

ADN Polimerasa II (Tambin la pol I) participa en reparacin

ADN Ligasa

Maquinaria de la horquilla

La replicacin de ADN presupone ms que slo la incorporacin de nucletidos. Separacin de las hebras Desenrrollamiento del ADN

Participacin de protenas

He

licas

a

SSB

Helicasa

Hidrolisis de ATP para romper Puentes de hidrogeno

Protenas de unin a ADN monocatenario *Mantener el ADN separados *Evitar dao

6 subunidades anillo

Protenas importantes

DnaA: reconocimiento del origen de la replicacin DnaB: Helicasa DnaC. Coloca la helicasa sobre le DNA

Origen

Cmo se colocan los cebadores o primers?

Primosoma Unin peridica

Retrasada vs adelantada? En realidad las ADN pol III trabajan al mismo tiempo (estn unidas)

Holoenzima DNA polimerasa III

Holoenzima ADN polimerasa III

Replisoma: Holoenzima Helicasa SSB Primasa

Hidrolisis de ATP

ADN polimerasa III

ADN polimerasa III

Holoenzima DNA polimerasa

Cmo la polimerasa encuentra los primers para polimerizar fragmentos de Okazaki?

Cmo se remueven los primer de RNA?

ADN pol I Funcin exonucleasa

Exonucleasa 3 5?

Replicacin del ADN en eucariotas

Origen

Procariota: 1 origen

Origen

Eucariota: mltiples orgenes

Al tener mas orgenes se tiene mas horquillas de replicacin, pero an as siguen las mismas reglas que en procariotas, solo que simultneamente. Replicones

Origen


Protenas ORC

Las protenas ORC reconocen los orgenes de la replicacin, como lo hacen las protenas DnaA en procariotas

En levaduras (clula eucariota) se dice que es una secuencia de 11 nucletidos a la cual se unen especficamente las ORC (complejo de reconocimiento de inicio) * En vertebrados no es claro!! (pero hay sitios especficos) - Factores epigenticos (Modificaciones es las histonas)

Horquilla en clulas eucariotas

ADN polimerasa en eucariotas: ADN pol : Se relaciona con la primasa e inicia los fragmentos de Okazaki ADN pol : Reparacin ADN pol : Replicacin del ADN mitocondrial ADN pol : polimerizacin cadena retrasada ADN pol . Polimerizacin cadena adelantada

5 3 3

Cebador Primasa

Parte de ADN sintetizado por la ADN pol

Primers

PCNA

RFC

ADN pol

ADN pol

Topoisomerasa

Otras ADN polimerasas ADN pol ADN pol ADN pol * Participan en la replicacin de ADN daado ADN pol ADN pol ADN pol Actividad exonucleasa 3 5

PCNA

Pol

Pol

Topoisomerasa RFC

RPA

Primasa ADN Pol


Replicacin

Protena en E. coli

Protena eucariota

Funcin

DnaA Protenas ORC Reconocimiento del origen de la replicacin

Girasa Topoisomerasa Libera supercolas positivas (tensin)

DnaB Mem Helicasas (desenrrollar el ADN)

DnaC Cdc6, Cdt1 Coloca la helicasa sobre el ADN

SSB RPA Mantiene el ADN en estado monocatenario

Complejo RFC Subunidad de la holoenzima de ADN polimerasa (pinzas)

ADN pol III ADN pol / Replicacin en la cadena atrasada y adelantada

Pinza PCNA Forma parte del complejo de la holoenzima (estabilidad)

Primasa Primasa Sintetiza iniciadores de ARN (Primers)

ADN pol Sintetiza los fragmento de ADN unidos al iniciador

ADN ligasa ADN ligasa Unin de los fragmentos de Okazaki

ADN pol I FEN-1 Remueve los iniciadores de ARN

Replicacin de la cromatina

Cromatina La heterocromatina son regiones de la cromatina ms compactas, condensadas, empaquetadas * Constitutiva idntica para todas las clulas del organismo. Incluye los telmeros y centrmeros.) * Facultativa diferente en los cada tipo celular (Tejido). Contiene aquellos genes que no se expresan pero que pueden expresarse en algn momento

Eucromatina: cromatina ligeramente abierta , se ubican una gran cantidad de genes, y a menudo (no siempre) se encuentra en transcripcin activa

Genes tejido especifico??

Reparacin del ADN

*** Condiciones ambientales!!! DNA susceptible. Radiacin ionizante Ruptura del esqueleto del ADN Reactivos qumicos generados por el metabolismo de la clula Alteracin en la estructura del ADN UV formacin de dmeros entre pirimidinas Absorcin de energa trmica (metablismo ) -- ruptura de la unin entre la BN y la pentosa

Funcin exonucleasa

Mecanismo de reparacin del ADN Dmeros de pirimidina () Conformacin errnea de

nucletidos

NER

Va acoplada a la transcripcin

RNA pol atorada

Eficiente

Va genmica global

Mecanismo lento

Menos eficiente

Reparacin de la escisin nucleotidica (NER).

1. Reconocimiento de la lesin

Etapas

Va acoplada la transcripcin

Va global

TFIIH

XPD XPB 1. Apertura de la doble hlice por XPD y XPB

3. Corte de la cadena daada por endonucleasas

4. Eliminacin de la cadena defectuosa

5 y 6. polimerizacin y unin (ADN ligasa)

Mecanismo de reparacin del ADN

Reparacin por escisin de bases (BER).

ADN glucosilasa

Eliminacin del azucar-fosfatp

Mecanismo de reparacin del ADN

Reparacin de la ruptura de doble cadena

Cmo se distinguen las cadenas? Procariotas Metilacin en las bases Adenina Eucariotas Vas MMR ??

Bibliografa Karp, Gerald. Biologa Celular y Molecular. Quinta edicin. Edit: Mc Graw Hill. 2009. Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell. Bioqumica. Sexta edicin. 2010 Lodish. Biologa Celular y Molecular. Tercera edicin. Edit: Panamericana. 2003.

Documents

Bioquimica