replicaccion adn
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GENETICA
REPLICACIÓN DEL ADN
Dogma Central de la Biología Molecular
El DNA se replica a sí mismo y expresa la información que posee.
La transcripción es el primer paso de la expresión de la información genética, posteriormente el código contenido en el RNAm se traduce en proteínas.
Ahora se sabe que la enzima transcriptasa reversa, el capaz de sintetizar DNA a partir de un templete de RNA (la inversa de la transcripción)
DNA
La síntesis de DNA es un proceso complejo, fundamental para el funcionamiento y el mantenimiento de la salud de la célula, en donde docenas de proteínas, enzimas y estructuras de DNA participan en el copiado del ADN.Cuando aparece un solo componente defectuoso (DNA polimerasa n) puede alterar todo el proceso y producir patologías graves.
Replicación semiconservativa del DNA
• Cuando se separan las 2 cadenas de la doble hélice cada una sirve de templado para la replicación de una cadena nueva complementaria.
• Se le llama replicación semiconservativa porque cada una de las cadenas parentales, permanecen intactas en una de las dos nuevas cadenas de DNA.
La replicación es semiconservativa:Experimento de Meselson y Stahal (1958)
Marcaron el DNA parental con 15N, (pesado), creciendo E coli en 15NH4Cl.
Transfirieron las bacterias a un medio con 14N, y monitorearon la densidad del DNA durante varias generaciones mediante ultracentrifugación.
Experimento de Meselson y Stahal
Después de un ciclo de replicación todo el DNA tenía una densidad intermedia entre la del DNA totalmente marcado con N15 y el DNA sin marcar (N14).
En el segundo ciclo de replicación generación, la mitad de las moléculas de DNA estaban sin marcar y la otra mitad eran híbridas.
En las siguientes generaciones la cantidad de DNA sin marcar aumentó.
Modos de replicacion
Las replicaciones semiconservativa puede desarrollarse de varias maneras diferentes que difieren de la naturaleza del molde de DNA, si es lineal o circular.
Replicones: son unidades de replicación que contiene cada uno un origen de replicación.
los cromosomas bacterianos tienen un solo origen de replicacion, por otro lado los cromosomas eucariontes contienen varios de ellos.
Replicación theta
Forma frecuente de replicacion en el DNA circular
La cadena doble de DNA se empieza a desenvolver en el origen de replicación formando cadenas simples de nucleótidos sirviendo como moldes donde se puede sintetizar DNA nuevo.
Este desenvolvimiento crea una doble helice la cual produce un bucle burbuja de replicación.
Este procedimiento se puede presentar en uno o varios extremos de la burbuja, se agrande de manera progresiva.
Horquilla de replicación, es el punto de desenvolvimiento en donde dos cadenas de nucleótidos se separan de la doble hélice de DNA.
Si hay dos de estas horquillas, una en cada extremo, proceden hacia afuera en ambas direcciones – replicación bidireccional, la cual consiste en desenvolverse y replicarse simultáneamente del DNA continuando hasta que las dos horquillas se encuentran.
Replicación por círculos rodantes Se desarrolla en algunos virus y en el
factor F de E. coli. Esta forma de replicación empieza
con un corte en una de las cadenas de nucleótidos que producen un grupo 3´-OH y un grupo 5- fosfato.
Se agregan nucleótidos nuevos al extremo 3`, el extremo 5`de la cadena se desplaza del molde.
Replicación por círculos rodantes
REPLICACIÓN EUCARIONTE LINEAL
Requisitos para la replicación
1. Molde compuesto por DNA de cadena simple.
2. Materia prima (sustratos) que se ensamblaran para formar una cadena de nucleótidos nueva.
3. Enzimas y otras proteínas que lean el molde y ensamblen los sustratos para formar una molécula de DNA
Requisitos para la replicación
Dirección de la Replicación
Replicación discontinua o cadena retrasada
La replicación del DNA requiere de un gran numero de enzimas y proteínas 4 frases:
Inicio (proteína de iniciación, se une al origen y separa las cadenas de DNA para iniciar la replicacion)
Desenrollamiento Elongación Terminación
Replicación del DNA bacteriano
•DNA helicasa: rompe las uniones hidrogeno entre las bases de dos cadenas de nucleótidos de una molécula de DNA.
•Se unen al molde de una cadena retrasada en cada horquilla de la replicación y se mueven en dirección de 5’ – 3’
DNA girasa•Topoisomerasa
•Esencial para el desenrollamiento y superenrollamiento del DNA
•Reduce las tensiones de torsión (torque) por medio del corte de la cadena doble en un segmento de la hélice del DNA
Enzima primasa•Sintetiza extensiones cortas de nucleótidos o cebadores (permite inicio de replicación)
•Es una RNA polimerasa
•No requiere de un grupo 3’-OH preexistente
•Forma un complejo con la helicasa en la horquilla de replicación
•Se mueve a lo largo del molde de la cadena retrasada
Elongación
Después del desenrollamiento del DNA y del agregado del cebador las DNA polimerasas alargan la cadena de polinucleótidos por medio de la catalización de la polimerización del DNA
Las mejor estudiadas son las E. coli 5 polimerasa
Dos de ellas DNA polimerasa I y DNA polimerasa II, participan en la síntesis del DNA durante la replicación
Las otras 3 función de reparación de DNA
Características de las DNA polimerasa de E. coli
DNA polimerasa
Función
I Elimina y reemplaza a los cebadores
II Repara el DNA; reinicia la replicación después de que el DNA dañado detiene la síntesis
III Elonga el DNA
IV Repara el DNA
V Repara el DNA, sintetiza DNA con lesiones interpuestas
A pesar de las diferencias, todas las dNA plimerasas de E. coli
1. Sintetizan cualquier secuencia especificada por la cadena molde
2. Sintetizan en dirección 5’-3’ a través del agregado de nucleótidos a un grupo 3’-OH
3. Usan dNTP para sintetizar ADN nuevo
4. Necesitan un cebador para iniciar la síntesis
5. Catalizan la formación de una unión fosfodiester por medio de la union del grupo 5-fosfato del nucleótido entrante con el grupo 3-OH del nucleótido preexistente en la cadena proliferativa
6. Producen cadenas nuevas que son complementarias y antiparalelas con respecto a las cadena molde
7. Se asocian con varias proteínas
DNA ligasa
Después de que los cebadores son eliminados y reemplazados, la DNA ligasa sella la muesca en la unión azúcar-fosfato
Horquilla de replicación
5 componentes básicos:1. Helicasa para desenrollar DNA
2. Proteínas de unión a la cadena simple para mantener separadas las cadenas de nucleótidos una longitud suficiente que permita la replicación
3. Topoisomerasa girasa para eliminar la tensión proximal a la horquilla de replicación
4. Primasa para sintetizar cebadores con un grupo 3’-OH en el comienzo de cada fragmento de DNA
5. DNA polimerasa para sintetizar las cadenas de nucleótidos líder y retrasada
Terminación
En algunas moléculas de DNA la replicación finaliza cuando se encuentran dos horquillas de replicación
En otros casos hay secuencias de terminación especificas
Proteína Tus en E. coli bloquea el movimiento de la helicasa y, de esta manera, obstruye la horquilla de replicación e impide el DNA
Fidelidad de la replicación
La tasa de erro es menor a uno cada mil millones de nucleótidos
La DNA polimerasa solo comete errores en una tasa de uno cada 100.000 nucleótidos
La mayoría de los errores se producen en la selección de nucleótidos
Corrección (proofreading): se lleva acabo por medio de la actividad exonucleasa de 3’ – 5’ De la DNA polimerasa que elimina al nucleótido apareado en forma incorrecta
Reparación de errores y apareamiento
Se lleva acabo por medio de enzimas encargadas de eliminar nucleótidos apareados en forma incorrecta para reconocer la deformidad y usan la cadena original como molde para remplazar el nucleótido erróneo
La síntesis de DNA y el ciclo celular
