2. acidos nucleicos

5/9/2018 2. Acidos Nucleicos - slidepdf.com

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Introducción a las Ciencias Biomédicas I Módulo IV: Biología Molecular

Dra. Marcia Puchi

2. ACIDOS NUCLEICOS

El DNA circular de los procariontes y el almacenado en un núcleo

definido en el caso de los eucariontes no basta sólo con que la

información contenida exista, sino que esa información tiene

que expresarse y para esto debe transcribirse a RNA. Si este RNA

es un mensajero tiene que traducirse a una proteína, es decir, la

información que está como nucleótido tiene que ser

decodificada para ser expresada en aminoácidos.

Tanto en procariontes como en

eucariontes vamos a tener estos dos

procesos: Transcripción y Traducción.

(*La información no solamente tiene que expresarse, sino que cuando hay

estímulos para que la célula entre en proliferación, esa información tiene

que replicarse). Por muchos años se pensó que este era el flujo de lainformación:

DNA→RNA→ Proteínas

Y ese era el dogma de la biología molecular, hasta que posteriormente se

encontró que no siempre era así, ya que esta información también podía

“retroceder” de DNA←RNA, y eso se llamó: transcripción reversa o retro

transcripción y se descubrió gracias a algunos virus cuyo material genético es RNA y cuando

infectan la célula necesitan pasar por DNA, este DNA la mayoría de las veces se integra y

posteriormente a partir de este DNA se sintetiza nuevamente RNA, luego se sintetizan las

proteínas y este RNA también es el material genético del virus; y esos virus se llaman retrovirus

(ej. Virus del SIDA).

Estos virus cuando infectan la célula, tienen esta enzima, la que hace pasar de DNA←RNA y esta

enzima se llama transcriptasa reversa. El flujo de RNA→proteina es irreversible, lo que es

diferente se produce cuando uno tiene la secuencia de una proteína y puede saber la secuencia

del transcrito, porque se conoce el código genético.

En procariontes y eucariontes tienen que haber:

-replicación (en el caso de proliferación)

-expresión del material genético (transcripción y traducción)

Estos mecanismo están regulados, porque no todo el material genético se está expresando en

todas las células, sino que va a depender de si se activa determinado gen o si este está inactivo; así por ejemplo existen unos genes que son específicos; el más común es el de la insulina, el gen de la

insulina está en todas las células pero solamente se expresa en el páncreas.

Metabolismo de los Nucleótidos

-Los nucleótidos son los precursores de los ácidos nucleicos (ADN y ARN)

- Los nucleótidos participan en el metabolismo energético (ATP y GTP)

- Transportadores de metabolitos activados utilizados en procesos de biosíntesis (coenzima A)

- Componentes de las coenzimas (NADH, NADPH y FADH2)

- Reguladores metabólicos y moléculas de señalización (cAMP y cGMP)




Dra. Marcia Puchi

Estructura general de los Nucleótidos

Las bases nitrogenadas generalmente son: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o

uracilo (U).

-Pueden ser ribonucleotidos o desoxirribonucleotidos.

-Pueden ser purinas o pirimidinas.

Síntesis de los nucleótidos

-Síntesis de Novo: a partir de precursores sencillos

-Vía de recuperación o Salvamento (rescate): cuando

hay una degradación, se recuperan las bases, y estas

bases que ya están conformadas nuevamente sirven

para formar nucleótidos.

Nosotros también ingerimos algunas nucleoproteínas,

que por enzimas digestivas son degradados y es muy

poco lo que aprovechamos de estas

nucleoproteínas que nosotros ingerimos

para la síntesis o aprovechamiento

dentro de la célula. La mayor parte

generalmente se cataboliza casi sin

utilizar, entonces lo que más se

aprovecha es la síntesis de Novo y la vía

de rescate que sucede en la célula.

¿Cuál es la diferencia entre un nucleosido y un nucleótido?

El fosfato, sin fosfato = nucleosido// con fosfato = nucleótido




Dra. Marcia Puchi

Resumen formación Anillo

1º N9

2º C4,C5,N7

3º C8

4º N3

5º C6

6º N1

7º C2

Síntesis de Novo en PURINAS

Estructura de una base de purina y sus precursores:

El primer precursor que se

forma como nucleótido es el

IMP (base nitrogenada del

IMP =hipoxantina) y a partir

de este IMP se forma el AMP

y el GMP.

La síntesis comienza a partir

del fosforibosilpirofosfatoque se sintetiza a partir de

ribosa 5 – fosfato. Esta

ribosa 5-fosfato (proveniente de la vía de las pentosas) por

acción de una quinasa se transforma en el fosforibosil

pirofosfato y se comienza a formar el anillo. El anillo se comienza a construir de la glutamina 3,

luego glicina, después N-formil THF, CO2 , aspartato, N-formil THF y se cierra el anillo (ver imagen

superior). Formamos 5-fosforibosil-1-amina luego reacciona con glicina y así continuamente. Y el

primer nucleótido que se forma es el que tiene la base nitrogenada hipoxantina que corresponde

al IMP, y a partir de este IMP por dos vías se puede sintetizar el AMP y el GMP, y de esa manera

tenemos ya 2 nucleotidos puricos sintetizados, 2 ribonucleotidos.

Entonces el costo es alto para sintetizar estos compuestos y por lo tanto es importante también

poder recuperar estos nucleótidos cuando va a hacer degradación; de tal manera de ahorrar

energía porque en este caso el gasto energético es mucho menor que la síntesis de novo.

Vía de recuperación o Salvamento en PURINAS

Estas son las enzimas que son

importantes para rescatar estas

bases, que pueden ser la Adenina,

la guanina en el caso de

nucleótidos puricos o también la

hipoxantina; ya que ellas

directamente pueden serincorporados al

fosforibosilpirofosfato para

- Nitrógeno 1 (N1) es aportado por el aspartato

- Carbono 2 (C2) por el N-formil tetrahidrofolato (

tetrahidrofolato es una coenzima que da principalmente

unidades de un carbono pero en distintos estados

Redox)

- Nitrógeno 3 y 9 también por un aminoácido (la

glutamina)

- Carbono 4, 5 y 7 por la glicina

- Carbono 6 por el CO2

- Carbono 8 por el N-formil THF igual que el carbono 2.




Dra. Marcia Puchi

La diferencia entre el uracilo y la timina es el grupo metilo. El uracilo se tiene que metilar para

transformarse en timina

sintetizar los nucleótidos. Y estas enzimas (HGPTR = hipoxantina guanina fosforibosiltransferasa)

pueden entonces incorporar fosforibosilpirofosfato ya sea a la hipoxantina o a la guanina y hay

otra transferasa que le incorpora a adenina y de esa manera nosotros estamos rescatando.

En resumen: tenemos precursores sencillos (aminoácidos, CO2, N-formil THF) que forman estos

nucleótidos, gasto de energía alto, y existiendo también la posibilidad de recuperar.

Como toda vía metabólica tiene que ser regulada, generalmente son los productos finales quienes

inhiben las primeras enzimas, las primeras enzimas son generalmente alostéricas y de esa manera,

si hay mucho inhiben, como por ejemplo el primer paso de ribosa 5-P a fosforibosilpirofosfato es

inhibido por IMP, AMP y GMP. Y también inhibe el paso de fosforibosilpirofosfato a

fosforibosilamina y el de IMP a AMP. De esa manera cuando hay mucho producto final se detiene

su síntesis.

Y posteriormente este AMP y GMP tiene que ser fosforilado para dar finalmente ATP y GTP.

Síntesis de Novo en PIRIMIDINAS

Las otras bases depirimidinas también hay

síntesis de Novo pero el

núcleo es mucho mas

sencillo, aquí tenemos que

el Nitrogeno 3 y el carbono

2 son aportados por

carboamilfosfato, y el resto

(Carbono 4, 5, 6 y el

nitrógeno 1) es aportado

por aspartato. Y aquí es al

revés, aquí se formaprimero el núcleo y después se incorpora al fosforibosilpirofosfato, para formar entonces el primer

nucleótido. Formándose finalmente el UTP, y a partir del UTP sintetizar CTP y el derivado de la

timina (TMP)

La reacción comienza primero formándose

el anillo (comienza con glutamina + CO2 +

ATP para formar el carbamoilfosfato y

posteriormente este carbamoilfosfato más

aspartato va a empezar a formar el anillo)

*reacción vista en el ciclo de la urea

(carboamilfosfato) con la diferencia que en

el ciclo de la urea la enzima es mitocondrial

y esta es enzima citoplasmatica.

Se forma así la primera base de pirimidina

que es el orotato, esta base es la que se

incorpora y reacciona con

fosforibosilpirofosfato, formándose el

primer nucleótido que es el OMP y

posteriormente se descarboxila y setransforma en el UMP. Y a partir del UMP

se puede sintetizar; metilado

posteriormente o transformado en CTP. Y

finalmente fosforilado para dar los

nucleotidos correspondientes.




Dra. Marcia Puchi

Sintesis de dTMP

dUMP

N ,N -metilen-tetrahidrofolato

tetrahidrofolatoserina

glicina

dihidrofolato

fluoruracilo

fluordeoxiuridilato(Inhididor suicida)

NADPH

NADP

Dihidrofolatoreductasa

+

(-) por aminopterinay

ametopterina(metotrexato)

5 10

Timidilato Sintetasa

N

HN

H

O

CCH

CO C

H

OH H

HH H

O

O

O

O POCH-

-2

dTMP

N

HN

H

O

CC CH

CO C

H

OH H

HH H

O

O(-)

O

O POCH-

-2

3

Vía de recuperación o Salvamento en PIRIMIDINAS

También hay una recuperación, la más importante es para los nucleótidos de purina que para los

de pirimidina.

Síntesis de DNA

Para la síntesis del DNA necesitamos transformar

en los desoxiribonucleotidos correspondientes y

para ello necesitamos nosotros transformar la

ribosa en desoxirribosa, y la enzima que hace eso

es la ribonucleotido reductasa. Y esta enzima

puede transformar todos los ribonucleotidos en

desoxi, transforma entonces el ADP, GDP, CDP y

UDP en los desoxicorrespondientes.

Se forma desoxiUDP (dUDP) pero este no está

formando parte del DNA por lo tanto es a partir de

este que se produce la metilación para transformar

entonces el uracilo en timina como desoxi.

La ribonucleotido reductasa funciona con una tiorredoxina (que está reducida) que al catalizar esta

reacción se oxida y tiene que ser nuevamente reducida a partir del NADPH (que proviene

principalmente de la vía de las pentosas)

Ahora tenemos que metilar el uracilo para hacer la base de timina, y se hace como dUMP no como

dUDP, sino que pierde un fosfato queda como dUMP siendo de esta manera sustrato de la

timidilato sintetasa así se transforma el uracilo en timina. El dador del grupo metilo es

metilentetrahidrofolato que cuando entrega el grupo metilo se oxida y queda como dihidrofolato.Este dihidrofolato nuevamente tiene que pasar a tetrahidrofolato y nuevamente tiene que captar

un grupo metilo para que pueda nuevamente ser dador (el grupo metilo es dado por la serina que

se transforma en glicina). Esta reacción es muy importante porque es una reacción en la que

estamos nosotros sintetizando un nucleótido que es especifico para la síntesis de DNA, por lo

tanto si nosotros podemos inhibir la producción de este nucleótido, estaríamos deteniendo la

síntesis de DNA en la replicación y estaríamos deteniendo la proliferación, y en algunos cánceres

se utilizan fármacos que inhibe a este tipo de nivel, y es el metotrexato. Este metotrexato inhibe elpaso de dihidrofolato a tetrahidrofolato y al inhibir este paso no se va a poder metilar el uracilo y

no vamos a tener sustrato para la replicación y se puede detener la proliferación. También hay

otros compuestos que se usan que son análogos a estos nucleótidos que inhiben a algunas

enzimas que participan en la síntesis de novo y hay otros que se incorporan al DNA pero entonces

ya producen una estructura que no es adecuada para la replicación y se detiene la proliferación.




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Otro compuesto es el FluorUracilo, se encuentra en el fluordeoxiuridilato que es un inhibidor de la

timidilato sintetasa, es un Sustrato suicida.

Otros compuestos:

- Aminopterina inhibe al mismo nivel del metotrexato

- Ametopterina sinónimo de metotrexato

Es importante saber la función e importancia de la ribonucleotido reductasa y la timidilato

sintetasa. Saber la síntesis y precursores (de donde provienen carbonos y nitrógenos). Vía de

Rescate.

Tarea y Pregunta de certamen: ¿Qué es un sustrato suicida? (M.Puchi).

¿Qué otra vía inhibimos al inhibir tetrahidrofolato? Afectamos los derivados de ATP y GTP.

Adquiriendo importancia la vía de rescate de estos nucleótidos ya que se inhibe la síntesis de

Novo.

No solamente al inhibir el paso de dihidrofolato a tetrahidrofolato, estamos afectando la síntesis

de los nucleótidos de timina sino también afectamos la síntesis de novo de los nucleótidos depurina.

Un porcentaje de estos nucleótidos

tiene que ser degradado y la

degradación de los nucleótidos de

purina en que el AMP se transforma

en IMP, y el IMP en hipoxantina

hasta urato.

-Problema del urato es que es muy

poco soluble y cristaliza en las

articulaciones produciendo laenfermedad conocida como la Gota.

Este urato entonces es producto del

catabolismo de las purinas y es poco

soluble a pH bajo 6, eso facilita que

cuando aumenta un poco su

concentración cristalice y se formen cristales de urato y además se pueden formar cálculos en las

vías urinarias.

Aquí vemos otra importancia de la vía de rescate, ya que si esta estuviera inhibida o no existiera,

tendríamos más degradación y mayor concentración de urato; entonces esta vía de rescate hace

que se regule un poco y podamos de alguna manera mejorar la parte de la insolubilidad del urato

porque parte de los nucleótidos los estamos rescatando y aprovechando nuevamente para

utilizarlos como nucleótidos y no

degradarlo hasta urato.

Esta imagen es de la degradación de

las purinas en que tenemos a partir

del AMP se forma inosina, a partir

del GMP se libera la base Xantina

(donde se unen las dos vías).

Hay un medicamento que es elalopurinol, se utiliza mucho para

inhibir este metabolismo, para que

no se forme tanto acido úrico,

actuando a nivel de la enzima

xantina oxidasa que transforma la




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hipoxantina en xantina y está en acido úrico. Entonces el alopurinol,

un análogo de la hipoxantina, es el inhibidor de la xantina oxidasa

que se utiliza con más frecuencia, siendo este un inhibidor

competitivo de la xantina oxidasa.

La degradación de las

pirimidinas no es

complicada, porque los

productos son solubles, no

hay ningún problema en el

catabolismo de las

pirimidinas en el que se

forma metilmalonil-coa y

succinato finalmente.

En resumen esto esuna visión general del

metabolismo de los

nucleótidos, donde

vemos que se tiene

que formar todo los

nucleótidos ya sea los

ribo o

desoxiribonucleotidos,

sirven para la síntesis

de DNA, también se

aprecia en este

esquema la relación

que existe entre ellos

para la síntesis de

RNA.

Y todo se forma a

partir de precursores

sencillos, como

aminoácidos, azucares

de 5 carbonos, carbamoilfosfato, etc. Y es así como se van formando todos los nucleótidos.

Otro aspecto de cómo se puede utilizar la vía de rescate, esen la producción de anticuerpos monoclonales.

En la producción de anticuerpos monoclonales uno inyecta

determinado antígeno en ratones, luego se aísla células del

bazo, y esas células uno las fusiona con células tumorales

para formar hibridomas. Estas células del bazo no tienen la

propiedad de sobrevivir muchas generaciones ya que ellas

tienen una determinada vida y después mueren, sin

embargo las células tumorales tienen la propiedad de

“inmortalidad” (dividirse y dividirse), entonces los

hibridomas (fusión) van a poder sobrevivir por muchasgeneraciones. Cuando se hace la fusión de estas células del

bazo (que están produciendo estos anticuerpos) con las

células tumorales no todas las células se fusionan,

quedando células tumorales, células del bazo e hibridomas,




Dra. Marcia Puchi

entonces seleccionamos las células que pueden fusionarse y para eso se usa un medio llamado

medio HAT.

El medio HAT contiene hipoxantina, aminopterina y timidina. Al agregar aminopterina inhibimos la

sintesis de los nucleotidos de purina y del nucleotido timina. Estas celulas tumorales no tienen la

via de rescate activa, por lo tanto si nosotros colocamos aminopterina en el medio, como estas

celulas tumorales no tienen via de rescate ellas a pesar de que se podrian dividir mueren porque

no van a tener nucleotidos para poder replicar su ADN.

Pero estas celulas al fusionarse con las del bazo si tienen la via de rescate, entonces el hibridoma

sobrevive porque las células del bazo aportan la via de rescate y la celula tumoral aporta la

sobrevivencia. Y de esa manera el hibridoma sobrevive. Por esa razon nosotros agregamos

hipoxantina para poder utilizar la via de rescate y poder sintetizar AMP y GMP, y como tambien

tenemos inhibida la sintesis de pirimidas tenemos que tambien dar estos nucleotidos.

- La via de rescate se utilza para seleccionar los hibridomas en la porcion de anticuerpos

monoclonales. Y asi van a sobrevivir y vamos a tener distintos hibridomas y vamos a ver

cuales son los que nos van a servir.

*Las celulas tumorales no tienen via de rescate*

Patologías asociadas

Sindrome de Lesh Nyhan

Se ha visto que la deficiencia de Hipoxantina guanina fosforribosil transferasa (enzima de la vía de

rescate) es un defecto genético ligado al sexo masculino; una de las consecuencias es la alta

producción de acido úrico, pero se genera una serie de anormalidades (neurológicas, retardo

mental, comportamiento autodestructivo o automutilación), acumulación de la fosforibosil

pirfosfato, aumenta la síntesis de purina, pero no está claro la relación de estos efectos con las

anormalidades.

Gota

Enfermedad que se caracteriza por niveles elevados de acido úrico, la acumulación afecta a los

riñones y uréteres por medio de los cálculos, también es una deficiencia que se ha visto en la

HGPRT, va acompañado con una deficiencia de glucosa 6-fosfatasa, pero tampoco está muy clara

la relación. Ambas enfermedades se alivian con el alopurinol .

Inmunodeficiencia combinada severa

Es una deficiencia de la enzima adenosina desaminasa, que es la que convierte adenosina en

inosina, entonces no hay formación de inosina y se ha visto que esa causa produce una

destrucción de los linfocitos B y T. Al no estar esta enzima se acumula dATP en un alto porcentaje y

se inhibe la ribonucleotidoreductasa lo cual inhibe la síntesis de otros ribonucleotidos y finalmente

se inhibe la síntesis de DNA. Al destruirse los linfocitos B y T es grave en los niños recién nacidos

con lo que respecta la parte inmunológica. Aquí aparecen los llamados

“niños de burbuja”. Hoy en día existe terapia génica para esta

enfermedad.

Replicación del material genético

Solamente cuando hay señales de proliferación puede haber

replicación. Si una célula está en estado estacionario no hay

replicación, puede haber reparación del DNA, es decir, parte del DNA




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que fue dañado por radiación UV puede ser reparado, pero replicación solo está asociado a

proliferación. Esto sucede en procariontes y eucariontes.

La replicación como tal, es un proceso bien parecido en procariontes y eucariontes, los grandes

sucesos son iguales, las enzimas son un poco distintas y los mecanismos un poco diferentes, pero

se mantiene la universabilidad de este proceso. Cuando se postuló el modelo de replicación de

Watson y Crick de la doble hélice, ellos inmediatamente propusieron que la replicación era

semiconservativa, es decir, una hebra va a servir como molde para sintetizar la hebra

complementaria. Eso fue demostrado en un experimento muy sencillo que lo hizo Meselson y Stall

Ellos vieron que si crecían bacterias en presencia de Nitrogeno 15. (Nitrógeno normal = 14,

nitrógeno 15 es un isotopo pesado) Daban CsCl con nitrogeno15 entonces si ellos aislaban ahí el

DNA, ese DNA que estaba con N15 tenía una posición en el gradiente después de una

centrifugación; si ellos crecían la bacteria solamente en nitrógeno liviano este DNA tenía otra

posición al centrifugar (era más alto), ellos se dieron cuenta de que al tener bacterias nada más

que con nitrógeno liviano (N14) podían diferenciarlo de las bacterias que

habían sido crecidas en Nitrogeno pesado, porque su DNA tenía una distinta

posición después de ser centrifugado en un gradiente de CsCl. Es decir sinosotros tenemos bacterias que crecieron en N14 y otra muestra de

bacterias que crecieron en N15, si a estas bacterias nosotros le asilamos el

DNA y este DNA lo colocamos en un gradiente de CsCl la molécula va a

tomar una determina posición en el gradiente. Ellos dijeron: ¿Qué pasa si

estas bacterias que tenemos en N15 las cambiamos a un medio con N14? Estas bacterias en la

primera generación, les aislaron el DNA y vieron la posición que ocupa en el gradiente, si fuera una

replicación conservativa la podemos diferenciar de una replicación semiconservativa; porque si es

semiconservativa la primera generación seria una hebra N15 y otra de N14 y ese DNA si lo

analizamos, no puede estar ni arriba ni abajo, tiene que estar al medio; y si hubiera sido

conservativa se hubiera obtenido de las dos. Al analizar muestras de la primera generación se

encontró con que su DNA estaba en una posición intermedia, al analizar ahora una segundageneración (estas mismas bacterias se siguieron creciendo en N14 ¿Dónde debería estar? Debería

estar más arriba, pero debería mantenerse la fig.2, por que este N15/14 en la segunda generación

me va a dar 15/14, 14/14, 14/14 y 15/14 entonces debería tener de los dos; y en

la segunda él se encontró con que tenia los dos. Y qué debería pasar al seguir

analizando una tercera y cuarta generación ¿Cuál debería ir aumentando? La

banda de arriba aumenta y disminuye la de abajo. De esa manera 5 años

después se demostró en forma experimental que lo que había postulado Watson

y Crick era correcto, que la replicación es semiconservativa, y esa es una

característica de la replicación en procariontes y eucariontes.

Enzimas de replicación

Uno de los investigadores fue Kowbery el

encontró la primera actividad que él llamó

DNA polimerasa, en un extracto de

bacterias si el colocaba nucleótidos

radiactivos, estos eran incorporados al

DNA, entonces había una actividad

enzimática que podía incorporar

nucleótidos al DNA. Como fue la primera

que se encontró se llamó DNA polimerasa I

y existen también DNA pol II y III esto en

procariontes. Y se encontró que las

características de la DNA polimerasa tanto

en eucariontes como en procariontes es

solamente elongar cadenas, es decir son




Dra. Marcia Puchi

capaces de volcar nucleótidos a cadenas preexistentes, NO pueden formar la primera unión

fosfodiester. ¿Qué es lo que hace la DNA polimerasa? Si nosotros tenemos una cadena, ellas, si

hay otro pedazo de cadena y tiene el extremo 3´OH ese nucleótido libre, pueden ahí ir agregando

otro nucleótido, se crea la unión fosfodiester, se libera pirofosfato y el nucleótido que se agrega va

a depender del nucleótido que estaba, y así esta cadena puede ser elongada. Eso es lo que hacen

las DNA polimerasa, elongan cadenas, agregan nucleótidos, trifosfato, liberan pirofosfato y

formándose la unión fosfodiester.

Se ha visto que la estructura de la DNA polimerasa se asemeja a una estructura como el de la

mano por donde pasa el DNA, entonces hay un sitio catalítico que incorpora el nucleótido,

produce la unión y de esa manera se va elongando la cadena, pero esta DNA polimerasa I se vio

que no solamente tenía esta actividad de polimerizar sino que tenía dos actividades más.

1. Teniendo la actividad polimerasa 5´-3´ (va agregando nucleótidos al extremo 3´ , entonces

la cadena va creciendo del extremo 5´- 3´)

2. Actividad exonucleasa 3´-5´

3. Actividad exonucleasa 5´-3´.

La misma polimerasa tiene 3 actividades catalíticas. En el caso de la DNA polimerasa de E.coli, es

una DNA polimerasa que tiene las tres actividades catalíticas, es una enzima polifuncional.

Es una ventaja que la misma DNA polimerasa que esta agregando los nucleótidos tenga la

actividad exonucleasa, ya que está agregando nucleótidos (en actividad polimerasa 5´-3´) pero a su

vez tiene la actividad 3´-5´exonucleasa, es decir puede ir sacando los nucleótidos, puede ir

corrigiendo si es que hay errores. No se producen tantos errores en la replicación por que la DNA

polimerasa tiene esa posibilidad de que si no se agregó el nucleótido adecuado, lo desconoce y lo

saca. Esta actividad correctora es importante, para que no haya cambios de nucleótidos en la

replicación y por eso la

velocidad de mutación esmucho menor si la

comparásemos con la ausencia

de esta actividad.

La enzima una vez que se une

agrega muchos nucleótidos

antes de que sea cambiada, eso

se llama procesividad , es decir,

la enzima se une, comienza a

agregar nucleótidos y después

de un tiempo se libera, y esohace que la replicación sea

bastante rápida; porque si cada

vez que se agregara un

nucleótido tuviera que entrar

otra DNA polimerasa seria




Dra. Marcia Puchi

muchísimo más lento; por eso es importante que una de las características es la procesividad que

tienen las enzimas.

En procariontes, los largos de la cadena que sintetiza la DNA polimerasa es mucho mayor que en

eucariontes (en eucariontes hay procesividad pero menor).

Las DNA polimerasas de eucarionte (Tabla 12.5) tienen otra nomenclatura. Las que participan en la

replicación son la delta, épsilon y alfa.

Algunos eventos que suceden a medida que está siendo replicado un fragmento del DNA, son por

ejemplo:

Todas las DNA polimerasa pueden elongar la cadena de extremos

5´-3´, qué pasa con la hebra complementaria; porque si la

replicación avanza, no hay ninguna DNA polimerasa que elongue en

el otro sentido; por muchos años se preguntaron ¿Cómo se sintetiza

la otra hebra? Porque la otra hebra está en el otro sentido y no hay

ninguna DNA polimerasa que trabaje en el otro sentido, y ahí seencontraron que la otra hebra se sintetiza “a pedazos” a través de

fragmentos, y estos fragmentos son los que se llaman fragmentos

de Okazaki , entonces debido a que la DNA polimerasa sólo elongan

cadenas en sentido 5´-3´, la replicación de la hebra complementaria

que va en el otro sentido se soluciona a través de la síntesis de los

fragmentos de Okazaki. Los fragmentos de Okazaki en procariontes

son mucho más grandes, y los de eucariontes son más cortos. Los

de procariontes son de aproximadamente 1000 -2000 nucleótidos, en eucarionte son alrededor de

200 nucleótidos.

Ahora como las DNA polimerasa no pueden sintetizar la primera unión fosfodiester (porque ellassolamente elongan), los primeros nucleótidos los sintetiza una enzima que es la RNA polimerasa

que puede sintetizar RNA y ella si puede iniciar cadenas; los RNA se sintetizan copiando una hebra

de DNA, ellas si pueden iniciar cadenas. Pero, no podemos nosotros tener en el fragmento de

Okazaki un pedazo de DNA y después RNA y nuevamente DNA y RNA; esto no existe una vez que el

DNA termino de ser replicado, entonces tienen que eliminarse los RNA en el procesamiento de

estos fragmentos de okazaki. De tal manera que al salir los RNA, van a ser reemplazados por

nucleótidos. Entonces debido a que las DNA polimerasa no pueden iniciar cadenas, se inicia a

través de fragmentos cortos de RNA, estos fragmentos cortos de RNA son sintetizados por una

RNA polimerasa especial, y a partir del extremo 3´OH la DNA polimerasa elonga. Y estos RNA

tienen que ser eliminados y los DNA tienen que ser unidos y aquí está la otra actividad de la DNA

polimerasa I por ejemplo en procariontes que tiene la actividad exonucleasa 5´-3´, porque en un

momento la DNA polimerasa I se junta con el RNA y como ella puede cortar desde el extremo 5´,




Dra. Marcia Puchi

empieza a degradar los RNA y a agregar los otros nucleótidos y posteriormente una ligasa une los

fragmentos y queda solamente DNA.

Como las DNA polimerasas no pueden iniciar cadenas los hacen los RNA polimerasa, pero en el

procesamiento de los fragmentos de Okazaki, el fragmento que va más atrás choca con el RNA y la

DNA polimerasa I por actividad 5´-3´va cortando el RNA y va elongando, quedando justo los dos

fragmentos, viene la DNA ligasa y los une. Entonces al final no hay RNA de la replicación.

- La que sintetiza el fragmento de RNA en procariontes es la RNA polimerasa.

- La que sintetiza el fragmento de RNA en eucariontes es la DNA polimerasa α que tienen

una actividad primasa.

- La hebra que no tiene ningún problema para seguir elongandose es la llamada hebra

conductora.

- La otra hebra que se sintetiza a partir de los fragmentos de Okazaki se llama hebra no

conductora o hebra más retrasada en la replicación.

¿Cómo se llaman las enzimas que sacan los fragmentos de RNA?La misma DNA polimerasa I puede ir cortando los fragmentos de RNA

Se llama primosoma a la enzima que está sintetizando el partidor y que generalmente está unida a

una ligasa.

DNA POLIMERASAS

Escherichia coli Mamíferos

- DNA Pol I Síntesis DNA, reparación

- DNA Pol II Reparación

- DNA Pol III Síntesis DNA (principal)- DNA Pol IV-V Reparación

- DNA Pol α Iniciación síntesis DNA

- DNA Pol β Reparación

- DNA Pol γ Síntesis DNA mitocondrial

- DNA Pol δ Sintesis DNA (principal)

- DNA Pol ε, η, ι No definida

RESUMEN

-Los replicones contienen al menos un origen de replicación y se replican bidireccionalmente

-La replicación comienza con una secuencia orquestada de interacciones en los orígenes de

replicación

-Las polimerasas sintetizan en dirección 5´-3´ y necesitan cebador

-La DNA Pol III es la responsable de la Replicación

-La DNA Pol I contribuye a la replicación

-La síntesis de las dos hebras está coordinada: DNA Pol III

-El primosoma define la progresión de la replicación

-El ciclo celular está coordinado con la replicación: si hay replicación hay división

2. acidos nucleicos

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