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FUNDAMENTOS DE BIOLOGA MOLECULAR

ESTRUCTURA YREPLICACIN DEL DNAREPLICACIN DEL DNA

CLASE I - 2012

ESTRUCTURA Y REPLICACIN DEL DNA

TEMARIOTEMARIO` ESTRUCTURA DEL DNA` ESTRUCTURA DE GENOMAS` ESTRUCTURA DE LA CROMATINA` ESTRUCTURA DEL NCLEO

YY` REPLICACIN DEL DNA

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ESTRUCTURA DEL DNA

CONCEPTOS BSICOS

El grupo fosfato puede estar unido al extremo 3 5 del azcar

5

3

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Cadena de polinucletidos

Nucletidos

Oli l id Oligonucletidos

Polinucletidos

Estructura de DNA

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Ley de complementariedad de bases

Las bases complementarias

estn unidas por puentes de

hidrgeno(T=A y C=G)

La doble hlice del DNA

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LAS DOS HEBRAS FORMAN UNA DOBLE HLICEModelo volumen Corte transversal

Complementariedad de bases entre DNA-DNA y tambin hbridos DNA-RNA

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DNA se puede desnaturar

Uniones reversibles

y renaturar

ley de complementariedad

de bases

ESTRUCTURA DE LA CROMATINACROMATINADNA en el ncleo

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En el ncleo el ADN se encuentra como cromatina

Cromatina: en el ncleo de clulas de eucariontes el DNA se une a protenas

Nucleosoma:DNA + histonas

Las histonas son protenas pequeasbsicas

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Modelo de la estructura de un nucleosoma

Nucleosoma formado por 4 tipos de histonas

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El nucleosoma

Las histonas son parte de son parte de

cada nucleosoma

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Modelo de histonas y DNA de un nucleosoma

El nucleosoma: la estructura bsica de la cromatina

` Octmero de histonas y aprox 260 pb de y aprox. 260 pb de DNA

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Primer nivel de compactacin

ESTRUCTURA DECOLLAR DE PERLAS

FIBRA DE 10 nm

Segundo nivel de compactacin

Fibra de 30 nm:

solenoide

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Niveles superiores de compactacin

` La cromatina se organiza y organiza y

compacta en mltiples niveles

` La cromatina se organiza y compacta en mltiples niveles

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ESTRUCTURA DE GENOMASGENOMAS

Tamaos de genomas

N de Genes

Mamferos 20 30 000Mamferos 20-30.000

Plantas

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Tamao de genomas de distintas distintas especies

Proporcin de secuencias no-codificantes en distintos genomas

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Estructura de un bacterifago

Nucleoide de Nucleoide de una bacteria

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Bacteria lisada muestra su

DNA

Modelo de t i compactacin

de DNA bacteriano

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Cromosoma eucaritico

peucaritico

q

Chromosome painting

2008 Nature Education

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Clasificacin segn ubicacin del centrmero

` Cromosomas- metacntricos

bt l t i - subtelocntricos (o submetacntrico)

- acrocntricos- telocntricos

Tincin para centrmeros

los centrmeros no contienen genes que g qcodifiquen para protenas

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Marcacin de telmeros

los telmeros no contienen genes

Estructura fina de un cromosoma:patrn de bandeo

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CARIOTIPO HUMANO

La constriccin secundaria de algunos cromosomas : NOR

Tincin para NORNucleolar Organizing Region

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Marcacin para secuencias repetitivas telomricas, centromricas y NOR

l sec. telomricas

sec. NOR

sec. centromricas

Cariotipos de clula normal y transformada

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ESTRUCTURA DEL NCLEONCLEO

Ncleo de clula eucarionte

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Estructura del ncleoMicroscopa electrnica de un ncleo

(Tincin negativa)

Nucloloheterocromatina

Poros nucleares

El nuclolo

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El nuclolo` Organelo formado por rRNA y protenas

especificas en el procesamiento del rRNA` Equivale a NOR (Nucleolar Organizing Region)

` Funciones del nuclolo` Sntesis de las diferentes especies moleculares de

RNA ribosomal (transcripcin de genes ribosomales)

` Primera etapa del ensamblaje de ribosomas (que cumplen su funcin en el citoplasma)

En H. sapiens 5 cromosomas con NOR forman el nuclolo

5 crom. humanos (13, 14, 15, 21 y 22)tienen NOR

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POROS NUCLEARES. CRIOFRACTURA

Los poros nuclearesBarra: 0,5 m

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COMPLEJO DE PORO

La estructura de un poro nuclear es compleja:

Anillos simtricos

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Modelo de corte a travs de un poro nuclear:

anillos coaxiales y ejes radiales

8 unidades simtricas formanun poro nuclear

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TRNSITO HACIA EL NCLEO

Los poros nucleares permiten Importar y exportar molculas

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REPLICACIN DEL DNA

REPLICACIN DEL DNA

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REPLICACIN DEL DNA

La replicacin es semiconservativa

Proceso semiconservativo:

El DNA recin sintetizado est formado por unaformado por una hebra parental y una hebra hija

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El replicn: la unidad de replicacin

En bacterias el cromosoma completo es un slo replicn

En eucariontes hay muchos replicones

Eucariontes : las clulas pasan por etapas del ciclo celular:G1, S, G2 y M

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En eucariontes el DNA slo se replica durante la fase S

Un replicn puede replicarse en forma uni- o bidireccional

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Inicio de la replicacin: Formacin de una burbuja replicativa o estructura theta

Replicacin del DNA se visualiza como crecimiento de la burbuja

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Burbuja de replicacin

Origen de replicacin: regin rica en AT

Primeras etapas de la replicacin:

` 1.- Reconocimiento del origen` 2.- Separacin de hebras: Helicasas` 2. Separacin de hebras: Helicasas` 3.- Sntesis de un partidor: primasas

Por qu se requiere un partidor?` DNA polimerasas no inician hebras` DNA polimerasas no inician hebras,

slo extienden hebras` DNA polimerasas slo sintetizan DNA en

direccin 5 a 3

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Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa

helicasa

DNA Polimerasa IIIHebra lder

Hebra retardada

DNA Polimerasa III

primasa

La polimerizacin es la reaccin fundamental de la sntesis de DNA

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Sntesis de DNA: polimerizacin de nucletidos

Formacin de un enlace fosfodister

Estructura de muchas DNA polimerasaspalma de la mano

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Modelo de estructura de una DNA polimerasa de bacterifago

con su templado

La actividad correctora de las DNA polimerasas

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La replicacin es semi-discontinua

La sntesis de DNA es un proceso semi-discontinuo

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Replicacin de la hebra lder (leading) y la hebra retardada (lagging)

PROCESOSEMI-DISCONTINUO

Hebra lder:

Replicacin Continua

Hebra retardada:

Replicacin discontinuaFragmentosde Okazakide Okazaki

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La estructura compleja de la DNA polimerasa III

Subunidad :la abrazadera

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La DNA Polimerasa III es la replicasa

Accin de la DNA ligasa

La DNA ligasa une

los fragmentos de Okazaki

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Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa

helicasa

DNA Polimerasa III

i

Hebra lder

Hebra retardada

DNA Polimerasa III

primasa

Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa

5 3

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Protenas que participan en la replicacin del DNA

` Helicasas separan hebras DNAP i l id` Primasas coloca partidor

` DNA polimerasas polimerizan DNA` DNA Pol I remueve partidor` DNA Pol III replicasa

` DNA ligasa une fragmentos de Okazaki

FINPginas recomendadas:

www.dnaftb.orgAn animated primer on the basics of DNA genes andAn animated primer on the basics of DNA, genes, and heredity.

www.dnalc.orgTodo lo que alguna vez quisiste saber sobre DNA y biologa en general