Unidad 1: “Información Genética y Proteínas”

Tema: Replicación del ADN

Colegio Hispano Americano

Depto. De Ciencias - BiologíaProf.: Ma. José Espinoza A.

Nivel: 4to Medio

Flujo de Información Genética en la Célula.

ADN ARN PROTEÍNA

Replicación del ADN

Replicación del ARN

Transcripción Traducción

Transcripción Reversa

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

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

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 topoisomerasaII

Corta ambas hebras de ADN.

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