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REPLICACIÓN DE ADN
La primera pregunta:
¿semiconservativa o conservativa?
Experimento de Meselson y Stahl
Replicación semiconservativa
La copia de DNA original fue marcada con N15 (isótopo pesado).
Este DNA entró a una ronda de replicación con N14 y después la mezcla fue centrifugada de tal
manera que el DNA pesado (2 hebras N15) formara una banda más baja en el tubo, el DNA
intermedio(una hebra N15 y una hebra N14) una banda más ligera y más arriba en el tubo y el DNA
ligero (N14) formara una banda más arriba de las dos anteriores).
Los resultados esperados para cada modelo:
Conservativa: Después de una generación una banda pesada y una banda ligera, el resultado no
cambia después de varias generaciones.
Semiconservativa: Después de una generación una sola banda intermedia, después de varais
generaciones, una banda ligera y una banda intermedia.
La replicación del ADN produce una copia de sí
mismo por medio de enzimas. El mecanismo
de replicación es esencialmente el mismo en
todas las células.
Es un proceso semiconservativo porque cada uno
de los dos ADN hijos tiene una cadena del
ADN anterior.
Cada una de las dos moléculas hijas contiene la
mitad de la molécula madre. Este tipo de
duplicación semiconservativa se puede realizar
porque la secuencia de las bases que la
constituyen ha sido conservada, de forma que la
secuencia de cada molécula madre sirve de
molde para formar la secuencia de las dos
moléculas hijas.
El proceso tiene 3 fases bien diferenciadas:
Iniciación, Elongación y Terminación.
•EL DNA se replica desenrollando la hélice y
rompiendo los puentes de hidrógeno entre las
hebras complementarias.
•La replicación comienza en sitios específicos
u orígen de replicación
•Procariontes: Un origen de replicación
•Eucariontes: Múltiples orígenes de
replicación.
• La replicación es bidireccional a partir del
origen de replicación
Bidirectional Circular DNA Replication in Bacteria
Sitios de origen de la replicación
Genoma circular
1 sitio origen
de la replicación
Genoma lineal
varios sitios origen
de la replicación
Iniciación
La iniciación de la replicación del ADN comienza siempre en una
secuencia específica de nucleótidos conocida como origen de
replicación, en el que hay un gran contenido de adenina y
timina.
Requiere una serie de proteínas iniciadoras especiales (proteínas
desestabilizadoras de la hélice) y enzimas conocidas como
helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno abriendo la
hélice, formándose las horquillas de replicación, una a cada
lado de la burbuja a que da lugar la separación de las ramas del
ADN.
• Para iniciar la replicación se requieren enzimas
“desenrrolladoras” llamadas helicasas y así se
forman las horquillas de replicación (replication
forks)
Una vez abierta la cadena de ADN se unen otras proteínas y
enzimas adicionales:
Proteínas SSB (proteínas de unión a cadena)
No permiten que el ADN se vuelva a naturalizar o
forme estructuras secundarias.
Las enzimas topoisomerasa evitan que se retuerzan y formen
superenrrollamientos cortando una o ambas hebras del ADN
aliviándolos
Elongación
Replicación de ADN. Durante la
Iniciación de la replicación, la
doble hélice de ADN se abre por
acción de una helicasa. A
continuación, una molécula de
ADN polimerasa se une a una de
las hebras de ADN. Se mueve
recorriendo la hebra usándola
como molde para ir sintetizando
la cadena líder (en rojo),
añadiendo
nucleótidos
y
recomponiendo la doble hélice
En el siguiente paso, las enzimas llamadas ADN
polimerasas catalizan la síntesis real de las nuevas
cadenas añadiendo nucleótidos sobre el molde.
La ADN polimerasa sintetiza las nuevas cadenas,
complementarias a cada una de las cadenas primitivas,
pero sólo es capaz de sintetizar nuevo ADN en sentido 5´
→ 3´ partiendo de un ARN corto específico llamado
ARN cebador -molécula formada por nucleótidos de
ARN catalizados por ARN primasas.
Durante la síntesis, en cada horquilla de replicación, se van
formando dos copias nuevas, sobre cada una de las dos
hebras de ADN que se separaron en la fase de iniciación.
Terminación
Cuando una ADN polimerasa hace contacto con el
extremo de otro fragmento de Okazaki contiguo el
ARN cebador de este es eliminado y otra enzima, la
ADN ligasa, conecta los dos fragmentos de Okazaki
de ADN recién sintetizado, catalizando las reacciones
de condensación que unen los grupos fosfato y azúcar
de los nucleótidos contiguos y así, una vez unidos
todos los fragmentos de Okazaki se completa la doble
hélice de ADN.
Replicación
3’
5’
3’
5’
AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA
Separación de
las cadenas
AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT
TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA
5’
DNA
3’
5’
Templado 1
3’ Templado 2
Replicación
3’
5’
3’
5’
AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
UCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA
AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCU
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA
5’
3’
5’
3’
DNA
RNAm
Polip
DNA polimerasa III no puede empezar de cero, necesita un
Extremo OH libre en donde unir el primer nucleótido, por
Eso se requiere un primer de RNA (Primasa).
Lectura 3´-5´
Síntesis 5´-3´
Adelaida Camitjana
Entonces, hay una hebra líder y una hebra retrasada
• Una vez terminada la copia del DNA, se
deben remover los pedazos de RNA (DNA
pol I) y unir toda la cadena (Ligasa).
• En la copia puede haber errores
(mutaciones) que en general son corregidas
simultáneamente por la DNA pol III.
Síntesis continua de la cadena 5’ -3’
A
T
U
A
C
G
A
G C
T
A
T
C
G
C
G
G C
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
C
C
G
T
T
G
C
A
C
G
Síntesis continua de la cadena en dirección 5'3'. La síntesis de esta cadena no plantea ningún
problema. Así, una vez separadas ambas cadenas, se sintetiza el primer y la ADN pol. III (una de las
enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5'3'.
Síntesis discontinua de la cadena 3’ -5’
A
T
C
G
A
T
A
G C
T
A
U
T
C
G
C
G
G C
T
T
A
A
G
C
C
G
A
T
C
C
G C
G
C
T
A
T
G
C
A
Síntesis discontinua. La cadena complementaria no se va a replicar en sentido 3'5' sino que se
replica discontinuamente en dirección 5'3'. Primero se sintetiza el primer (ARN) y posteriormente
este se elonga con ADN. El ARN es posteriormente eliminado y los diferentes fragmentos sintetizados,
llamados fragmentos de Okazaki, son unidos entre sí.
Enzima
Acción
Función en la
célula
DNA polimerasa I
Añade nucleótidos a la
molécula de DNA en
formación. Remueve
primers de RNA
Llena huecos en el DNA,
fundamentalmente para
reparación. Remueve
primers de RNA.
DNA polimerasa III
Añade nucleótidos a la
molécula de DNA en
formación. Revisa la
seecuencia y corrige
Replica DNA
DNA girasa
(topoisomerasa II)
Promueve
superenrrolamiento
Mantiene la
compactación del DNA
DNA helicasa
Se une al DNA cerca de
la horquilla de
replicación
Promueve la separación
de las hebras de DNA
Topoisomerasa I
Relaja el DNA super
enrollado
Mantiene el nivel
adecuado de
enrollamiento
Primasa
Hace cadenas pequeñas
de RNA unsando DNA
como molde
Se necesita para que la
DNA polimerasa replique
la hebra “retrasada”