Universidad Técnica Particular de

Loja

Las bases químicas de la herencia:

El ADN y su replicación

Bq. Paola Dalgo

26-27 Noviembre-2014

Temática

La química de la herencia

El material genético: ¿ ADN o proteína?

La estructura de ADN: Un polímero de nucleótidos

¿Cómo está contenida la información en la molécula de

ADN?

Modelo de Watson y Crick

Mecanismos de replicación

La ADN polimerasa como herramienta de

multiplicación: PCR

La química de la Herencia

El material genético: ¿ADN o proteínas?

• El ADN fue aislado por primera vez en 1869: Friedrich Miescher,

“nucleína” / ácido nucleico / acido desoxirribonucleico ADN

• Kossel, concluyó que los ácidos nucleicos tenía azucar, pero no

supo precisar cuál.

• El cromosoma eucarionte contenía ADN y proteínas en cantidades

aproximadamente iguales

Proteínas ADN

Más complejas

Polímeros de

aminoácidos

20 tipos diferentes

Polímero de 4 tipos de

nucleótidos

La química de la Herencia

Pistas de ADN

Experimento de Griffith

Algo se

había

transmitido

El fenómeno se llamo

transformación y el

agente transmitido:

factor transformador

La química de la Herencia

Reivindicación del ADN

Experimento de Alfred Hershey y Martha

Chase

BacteriófagosMax Delbruck-Salvador Luria

• Fácil de mantener en

el laboratorio

• Célula estallaba y

liberaba un centena de

virus

• La información

genética viral que

dirige la síntesis de

nuevos virus dentro de

la célula bacteriana

debía estar en

proteínas o en el ADN

La química de la Herencia

La estructura de ADN: Un polímero de nucleótidos

La química de la Herencia

¿Cómo está contenida la información en

la molécula de ADN?

¿De qué manera está codificada la información en el ADN?:

Develada por Watson y Crick

Llevar una gran cantidad de

información genética de

célula madre a célula hija y de

generación en generación

Producir una copia de sí

mismo previo a cada división

celular con gran precisión

Ser químicamente estable

Ser capaz de cambiar o

mutar, los errores de copia

también deben ser

transmitidos , sin esa

capacidad no habría variación

genética a lo largo de la vida.

El modelo de Watson y Crick

• La molécua de ADN era muy

grande, larga y delgada y estaba

compuesta por nucleótidos que

contenían las bases nitrogenadas:

adenina, guanina,timina, citosina.

• Los nucleótidos estaban

esamblados en unidades repetidas

de cuatro nucleótidos.

• La molécula de ADN podía tener

forma de hélice

• Fotografía de ADN por difracción de

rayos x (Rosalin Franklin)

• Los datos de Chargaff (A=T, C=G)

Doble hélice

Los nucleótidos podían acoplarse

en cualquier orden .

Miles de nucleótidos

Cada grupo fosfato está unido a

una azúcar en la posición 5´ y al

otro en la posición 3´

Las purinas y pirimidinas no pueden

aparearse entre sí.

A – T formando dos puentes de hidrógeno

G – C formando tres puentes de hidrógeno

Orden y secuencia

Dirección

Complementarieda

d

Estabilidad

• Los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas

• La interacción con moléculas de agua en los surcos del ADN

• La atracción hidrófoba entre las bases de los nucleótidos de una

misma cadena, conocida como interacción por apilamiento.

Antiparalelismo y

Complementariedad de bases

La química de la Herencia

Evidencia Adicional

Alfred Mirky, demostró que todas las células

somáticas de una especie dada contienen

cantidades aproximadamente iguales de ADN y

que los gametos contienen precisamente la mitad

de ADN que las células somáticas.

Erwin Chargaff, halló que las

proporciones de las cuatro bases

nitrogenadas en una misma

especie son constantes, pero

varía de especie a especie

ADN

El mecanismo de replicación del

ADN

Una propiedad esencial del material

genético es su capacidad para hacer

copias exactas de sí mismo.

Watson y Crick propusieron una REPLICACIÓN

SEMICOSERVATIVA,

¿Satisfacía el

modelo de

Watson y Crick?

La replicación es un proceso que ocurre sólo una vez e

cada generación celular, en las eucariontes en la fase S.

La iniciación

Origen de replicación, requiere de proteínas iniciadoras y diferentes

enzimas

Secuencia de inicio, cebador o primer, que permita que la ADN

polimerasa prolongue la cadena

Enzimas y otras proteínas de la replicación

Las helicasas

Rompen los puentes de H que

unen as bases complementarias,

abren las hélices en el origen de

replicación.

Topoisomerasas Rompen y reconectan las

cadenas de la hélice,

permitiendo que giren y

se alivie la tensión

causada por la apertura

de la hélice durante la

duplicación.

Las proteínas de unión a la

cadena simple

Se unen a la cadena de la

doble hélices una vez

separadas evitando que se

desestabilicen

La RNA primasa Sintetiza el cebador de ARN

La ADN polimerasa III Sintetiza la nueva cadena

complementaria de ADN

La ADN polimerasa I Coloca nucleótidos e ADN

donde había nucleótidos de

ARN luego de que el

cebador es degradado.

La ADN ligasa Une todos los fragmentos

La replicación avanza en forma bidireccional, a través de

una estructura que se conoce como horquilla de replicación

Dirección de la replicación

Cuando se analizaron las primeras ADN

polimerasas se comprobó que las nuevas

cadenas se sintetizaban solamente en dirección

5’- 3’.

Reiji Okasaki , encontró que la cadena 3’-5’ se

sintetizaba de manera discontinua, como una

serie de fragmentos, cada uno de los cuales es

sintetizado en dirección 5’-3’.

La síntesis de los fragmentos que forman la

cadena rezagada, se los conoce como

fragmentos de Okasaki que requieren múltiples

cebadores.

Tanto en procariontes como en eucariontes, la

replicación tiene tres propiedades importantes:

• Es semiconservativa

• Comienza en uno o varios sitios específicos

• Es bidireccional

Telómeros y Telomerasas

Los cromosomas de las célula

eucariontes contienen en sus

extremos una secuencia fija y

repetida de nucleótidos

denominada telómero (TTAGGG)

que se repite alrededor de 2.500

veces

Surge un problema ya que en los

extremos del cromosoma, el

cebador no puede ser sustituido

por ADN , por tal razón en cada

ciclo de replicación los extremos

de los cromosomas se acortan

Corrección de errores

Es necesario que la información se conserve .

Muchos cambios son transitorios ya que son reparados.

La ADN polimerasa se equivoca en 1 de cada 105 nucleótidos que

sintetiza

Reparación coduplicativa , por exonucleasa de restricción 3’-5’

Reparación por escisión

Mecanismo de salvataje

La ADN polimerasa como herramienta de multiplicación:

PCR

PCR: Reacción en cadena de la

polimerasa