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REPLICACIÓNREPLICACIÓN
Propiedades generalesdel proceso de replicaciónBiosíntesis del ADNEl mecanismo de la replicaciónLa maquinaria de la replicaciónLa Replicación en EucariotasTelómeros y TelomerasasTranscriptasas Reversas
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La importancia de la replicación del ADN La importancia de la replicación del ADN en la medicinaen la medicina
La replicación del material genético esesencial a la vida
Errores en la replicación son el origen de lasenfermedades hereditarias
Errores en la replicación son causa primariade canceres
Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la replicación
Los patógenos tambien replican. Entenderestos procesos permite establecer terapiasespecificas
Muchos antibioticos inhiben la replicaciónde microorganismos
mitosis
mitosis
meiosis
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Tres posibles modelos de replicaciónTres posibles modelos de replicación
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El experimento de El experimento de MeselsonMeselson y y StahlStahl
••La replicación es La replicación es semiconservativasemiconservativa
•Cada hebra se usa como molde para sintetizar otra• Los nucleótidos se unen por complementariedad
• Se sintetiza una cadena nueva a partir de cada hebra vieja
• Se respeta la disposición antiparalela de las hebras
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DireccionalidadDireccionalidad de la replicaciónde la replicación
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OrigenesOrigenes, burbujas y horquillas de replicación, burbujas y horquillas de replicación
La replicación se inicia en sitios particulares (orígenes de replicación)Cada origen define un replicón(unidad de replicación independiente) A partir de cada origen la replicación avanza bidireccionalmenteSe forma una burbuja de replicaciónformada por dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas
horquilla 1 horquilla 2
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Replicación de ADN circular y linealReplicación de ADN circular y lineal1. Theta Cromosoma bacteriano
2. Círculo rodante Bacteriófagos
3. Lineal Cromosoma eucariota
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Replicones simples o múltiplesReplicones simples o múltiples
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Reacción de SíntesisReacción de Síntesis
En la síntesis de la nueva cadena se generan:
• enlaces fosfodiester(covalentes)
• puentes de H
entre las bases complementarias
La síntesis ocurre en dirección 5´ 3´ 10
La replicación es La replicación es semidiscontinuasemidiscontinua
Todas las polimerasas catalizan la elongación de cadena in dirección 5´-3´Las dos hebras están orientadas en dirección antiparalelaSolo una hebra avanza continuamente leyendo una hebra molde en dirección 3´ 5´La hebra complementaria se debe sintetizar en fragmentos discontinuos
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La hebra retrasada se La hebra retrasada se sintetiza en fragmentos sintetiza en fragmentos
de de OkazakiOkazaki
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La replicación es La replicación es semisemi--discontinuadiscontinua
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La La replicaciónreplicación eses un un procesoproceso complejocomplejo
Señales:Ori CTer
Enzimas principales:
ADN polimerasasPrimasasLigasasHelicasasTopoisomerasas
Mapa de genes involucrados con la replicación y reparación en E. coli
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El mecanismo de la replicaciónEl mecanismo de la replicación
INICIACION Reconocimiento de origenes de replicaciónseparación de hebras Posicionamiento de maquinaria transcripcional
ELONGACIONCrecimiento bidireccional de las horquillas de replicaciónReplicación semiconservativa, semidiscontinua, coordinada
TERMINACION Reconocimiento de señales de terminaciónDesensamble de replisomas
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Repetidos 13 pb ricos en AT
Proteína DnaA
Repetidos 9 pb
Proteína DnaA se une a AND superenrrollado en OriC.
Genera tensión disociandorepetidos adyacentes
La helicasa comienzadisociación de hebras
Se asocian proteínas de unión a cadena simple
Inicio de la replicación en procariotas:Inicio de la replicación en procariotas:SeparacíonSeparacíon de de laslas hebrashebras
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Ensamblaje del Ensamblaje del replisomareplisoma
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ElongaciónElongación
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Resolución de la replicación en la hebra retardadaResolución de la replicación en la hebra retardada
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TerminaciónTerminación
Secuencias terminadorasRetienen las horquillasde replicaciónContienen secuenciasque facilitan la decatenación y separación de loscromosomas resultantesRequieren elementos de terminación particulares
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ADN ADN PolimerasaPolimerasa IIKornbnberg, 1957
ACTIVIDAD POLIMERASA
• Necesita Mg++ como cofactor
• La energía es provista por la liberación de PPi
• El ADN actúa como molde
• Necesita un cebador que ofrezca un exrtremo3´OH libre para agregar nucleótidos
• La elongación ocurre en dirección 5´ 3´
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ACTIVIDAD EXONUCLEASA
ADN ADN PolimerasaPolimerasa II
•5´ 3´ “Nick Translation”reemplazo de cebadores
•3´ 5´ “Proofreading”corrección de síntesis
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FIDELIDAD DE LA REPLICACIÓNFIDELIDAD DE LA REPLICACIÓN• Esta dada por la actividad exonucleasa 3´-´5´
• Requerimiento de primers
• Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hayapareamiento exacto en los nucleótidos previos
• Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´-5´.
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ADN ADN PolimerasaPolimerasa IIIIIILa DNA Pol III es la enzima principal en la replicaciónMultimérica, con varias subunidades
Anillo corredizo
???3’ 5’ exonucleasa
Pol C: polimerasa
dimerización
clamp loader(cargador del anillo)
core
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El core de DNA Pol III es poco procesivoEl anillo corredizo asegura una muy alta procesividad
El anillo corredizo y la El anillo corredizo y la procesividadprocesividad
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AvanceAvance de la de la horquillahorquillade de replicaciónreplicación
La DNA Pol III funciona como dímero
Las hebras crecen de modo coordinado, avanzando en la dirección de la horquilla
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CoordinaciónCoordinación de de hebrashebras
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ADN ADN polimerasaspolimerasas procariotasprocariotas
Polimerasas
>500.0001.5003-200Procesividad (*)
250-1.0004016-20Vel.Polimerización (nt/seg)nonosiExonucleasa 5´ 3´sisisiExonucleasa 3´ 5´
830.00088.000103.000Peso Molecular>10>41SubunidadesIIIIIICaracterísticas
* Nucleótidos incororados antes de disociarse del ADN
Las DNA Polimerasas son enzimas elongadorasNecesitan un cebador 3´OH
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PrimasaPrimasa: síntesis del cebador: síntesis del cebador
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HelicasaHelicasa: Separación de las hebras de ADN: Separación de las hebras de ADN
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GirasaGirasa ((topoisomerasatopoisomerasa II )II )Eliminación de tensión durante la replicación
QUINOLONAS
(ácido nalidíxico)Se une a la subunidad A de la DNA girasa (topoisomerasa)
espectro: Gram-posit ivos e infecciones urinarias
QUINOLONAS
(ácido nalidíxico)Se une a la subunidad A de la DNA girasa (topoisomerasa)
espectro: Gram-posit ivos e infecciones urinarias
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Resolución de los cromosomas duplicadosResolución de los cromosomas duplicados
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ADN ADN PolimerasasPolimerasas EucariotasEucariotas
DNA Pol IIDNA Pol IIIDNA Pol IFuncíón similar en E.coli
-+-++Sensible a afidicolina
----+Asociada a DNA primasa
+++++Acepta primer de ADN
replicaciónreparación?reparaciónreplicación continua
replicaciónretardadaCebado
Función
mitocondrialnuclearnuclearnuclearnuclearLocalización
-?-++Acepta primer de ARN
++-+-Exonucleasa 3´ 5´
+++++Polimerización 5´ 3´
gamaepsilonBetadeltaalfa
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La replicación en los eucariotas La replicación en los eucariotas es similar a la bacterianaes similar a la bacteriana
Reconocimiento de origenes y unión de helicasa (antigeno T)
La helicasa comienza la disociación de hebras
Se asocian proteínas de unión a cadena simple que mantienen lashebras en condiciones para la replicacion (RPA)
Se une un complejo formado por la primasa y polimerasa α, y se sintetiza el cebador
Se une la proteína RFC y comienzala síntesis por la polimerasa α
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La replicación en los eucariotas La replicación en los eucariotas es similar a la bacterianaes similar a la bacteriana
La unión de PCNA (proteína tipoanillo corredizo) desplaza a la polimerasa α y recluta a la polimerasa δ que continua la sintesis de la hebra continua
Se une el complejo formado por la primasa y polimerasa α, a la hebraretardada, se sintetiza el cebador
Se une la proteína RFC a la he bra retardada y la polimerasa α procede a la síntesis de losfragmentos de Okazaki
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La La horquillahorquilla de de replicaciónreplicación eucariotaeucariota
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El El problemaproblema de de replicarreplicar loslos extremosextremos de de moléculasmoléculasde ADN de ADN linealeslineales
Como se inicia la replicación en el extremo 5´?
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Replicación en los telómerosReplicación en los telómeros
Telomerasa•Enzima que cataliza la síntesis de los extremos•Ribozima que contiene una molécula de ARN que sirve como molde•El ARN guía la adición de los nucleótidos correctos•Niveles variables de actividad de la telomerasa•regulan la división celular y el envejecimiento
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REPLICACIÓN DE LA CROMATINAREPLICACIÓN DE LA CROMATINA