Replicación UTP

8/18/2019 Replicación UTP

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Liceo N°1 Javiera CarreraDepto. de BiologíaC.G.B.T./c.g.b.t.

DOCUMENTO DE APOYO 4° MEDIO COMÚNDespués que atso! " Cric# propusiero! el $odelo de doble %élice del &DN' tres

$odelos de replicaci(! del &DN se %a! propuesto) co!servativo' se$ico!servativo" dispersivo.

Modelos de Mecanismos de Replicación:

Modelo

Consera!io

*! este $odelo las dos cade!as de &DN pater!ales se vuelve! a

+u!tar después de que ocurre la replicaci(!. *sto es' u!a$olécula %i+a co!tie!e a a$bas cade!as pater!ales' " la otra$olécula %i+a co!tie!e al !uevo $aterial si!teti,ado.

ModeloDispersio

*! este $odelo la doble %élice pater!al es rota e! seg$e!tos dedoble cade!a de &DN. &l igual que e! el $odelo co!servativo' act-a!co$o $oldes para la sí!tesis de !uevas $oléculas de doble %élice.Los seg$e!tos se reco$po!e! e! dobles %élices de &DN co$pletas'cada u!a co! seg$e!tos i!tercalados de padres e %i+os.


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Modelo"emiconsera!io

*! este $odelo las dos cade!as pater!ales del &DN sesepara! " sirve! de $olde para la sí!tesis de u!a !uevacade!a de &DN. *l resultado so! dos dobles %élices de

&DN' do!de a$bas est! co!stituidas de u!a cade!apater!al " u!a cade!a !ueva.

La divisi(! celular origi!a dos células %i+as a partir de u!a sola célula$adre. ara que estas células %i+as sea! !or$ales' la divisi(! celular debegara!ti,ar que cada célula reciba u!a copia de toda la i!0or$aci(! ge!ética de lacélula proge!itora. or lo que' a!tes de la divisi(! celular' la célula madre debesintetizar dos copias exactas de su &DN' proceso que se co!oce co$oreplicación del ADN ' %ec%o que ocurre e! la etapa de la i!ter0ase celular'estudiado e! segu!do $edio.*! la $a"oría de las células que se divide!' el i!icio de la replicaci(! obliga a lacélula a dividirse' de otra $a!ara podría $orir. or eso' el $o$e!to de lareplicaci(! est regulado de $odo que !o se i!icie a $e!os que la célula estépreparada para dividiré. *stos co!troles ta$bié! gara!ti,a! que el &DN de lacélula se replique e2acta$e!te u!a ve,' !o $s' a!tes de cada divisi(! celular.e

&DNLa replicaci(! del &DN produce dos dobles %élices idé!ticas cada u!a de las

cuales ser tra!s$itida' e! u! cro$oso$a' a u!a célula %i+a. &!tes de la divisi(! celular' se debe replicar el &DN que est e! la cro$ati!aorga!i,ada e! estructuras i!dividuales lla$adas cro$oso$as' los que co!tie!e!u!a sola doble %élice de &DN. La replicaci(! del &DN se i!icia cua!do e!,i$as topoiso$erasas dese!rolla! "

separa! la doble %élice pare!tal' de tal 0or$a que las bases de las dos cade!as de &DN !o esté! apareadas. 3tras e!,i$as ava!,a! a lo largo de cada cade!a de &DN pare!tal' seleccio!a!do " u!ie!do nucleótidos libres co$ple$e!tarios alos de la cade!a pare!tal que sirve de $olde. Las e!,i$as u!e! estos !ucle(tidoslibres para 0or$ar dos !uevas. Cua!do la replicaci(! %a co!cluido' cada !ueva %ebra de &DN se orga!i,a e!u!a doble %élice que co!tie!e u!a cade!a a!tigua " u!a cade!a !ueva' por lello elproceso se de!o$i!a replicación semiconsera!ia# *sto se %a observadogracias al e2peri$e!to de 4eselso! " t%al.

E$perimen!o de Meselson % "!&al:

4eselso! " ta%l 516789 dise:aro! u! e2peri$e!to para tratar de averiguar la0or$a e! la que se reali,a la replicaci(! del &DN e! E. coli ' es decir' la pregu!ta que sepla!tearo! 0ue) ; ge!eracio!es sucesivas e! u! $edio que co!te!ía co$o-!ica 0ue!te de Nitr(ge!o N17. Dura!te estas 1> ge!eracio!es el &DN de las bacterias las


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bacterias se %abía si!teti,ado co! bases !itroge!adas co! Nitr(ge!o pesado 5N179.osterior$e!te' co$probaro! que podía! disti!guir el &DN del las bacterias que crecía!e! u! $edio !or$al 5co! N1>9 del &DN de las bacterias que %abía! crecido dura!te 1>ge!eracio!es e! N17. ara ello e2tra+ero! el &DN de a$bos tipos de bacterias " loce!tri0ugaro! e! u! gradie!te de de!sidad de CsCl. *l resultado 0ue que la de!sidad del

&DN de las bacterias que %abía! crecido e! prese!cia de N17 era $a"or que el &DN de

las bacterias que %abía! crecido co! N1>. ?!a ve, co$probado que era! capaces dedisti!guir el &DN de a$bos tipos de bacterias' co!ti!uaro! el e2peri$e!to de la siguie!te0or$a) Las bacterias que %abía! estado crecie!do e! Nitr(ge!o pesado 5N179 las pasaro!a u! $edio de cultivo que co!te!ía N1> 5Nitr(ge!o !or$al9 " a disti!tos tie$pos' $ediage!eraci(!' u!a ge!eraci(!' dos ge!eracio!es' tres ge!eracio!es de replicaci(!'to$aba! u!a $uestra del cultivo bacteria!o' e2traía! el &DN " ce!tri0ugaba! e! gradie!tede de!sidad de CsCl.


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Las dos !uevas dobles %élices se $a!tie!e! u!idas $ie!tras la célula se preparapara dividirse. *l cro$oso$a recibe a%ora el !o$bre de cromososmaduplicado. Cada cro$oso$a duplicado co!tie!e dos cro$tidas 5cro$tidas%er$a!as9 idé!ticas e!tre sí' co$o producto de la replicaci(! del &DN. Cua!do


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las cro$tidas %er$a!as se separa! dura!te la divisi(! celular' cada célula %i+arecibe u!a cro$tida 5 u! cro$oso$a si$ple9@ así se co!serva la i!tergridad de lai!0or$aci(! ge!ética de u!a divisi(! celular a la siguie!te.

Carac!er's!icas (enerales del Mecanismo de Replicación:

*!tre las $uc%as e!,i$as que participa! e! la replicaci(!' destaca la ADNhelicasa, u!a e!,i$a que separa la %élice utili,a!do &T para ro$per lospue!tes de %idr(ge!o e!tre pares de bases co$ple$e!tarias. *sta actividaddese!rrolla " separa la doble %élice " 0or$a u!a” burbuja de replicación” . *! eli!terior de esta burbu+a de replicaci(!' las bases !ucle(tidicas !o apareadassirve! de $olde para la poli$eri,aci(! de las cade!as co$ple$e!tarias. Cadaburbu+a de replicaci(! co!tie!e dos A%orquillas de replicaci(! do!de las doscade!as de &DN pare!tales !o se %a! desarrollado au!' se parece! a u!abi0urcaci(! de ca$i!os.

B?B?J& D* *LC&CEN) La replicaci(! se i!icia e! el $o$e!to e! que la &DN %elicasa " otras e!,i$as que a!ali,are$os $s adela!te' dese!rolla! partesde la doble %élice de &DN pare!tal " crea! u!a burbu+a de replicaci(!. *! lascélulas co$ple+as' la replicaci(! del &DN ocurre si$ult!ea$e!te e! $uc%ospu!tos de la doble %élice del &DN pare!tal' lo que se traduce e! la 0or$aci(! de!u$erosas burbu+as de replicaci(!. La replicaci(! del &DN ter$i!a cua!do todaslas burbu+as de replicaci(! ad"ace!tes se e!cue!tra! para 0or$ar dos dobles


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%élices de &DN co$pletas e i!dividuales. *sto se observa e! el siguie!teesque$a)

)a d*plicación de la mol+c*la de ADN se prod*ce se,-n lassi,*ien!es normas:


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.# *s "EMICON"ER/ATI/A) cada $olécula de &DN est 0or$ada por u!a %ebra de &DN origi!al " otra recié! si!teti,ada.

0# *s 1IDIRECCIONA)) a partir de u! pu!to dado del cro$oso$a' la replicaci(!progresa e! dos direccio!es.

2# *! virus " bacterias %a" u! -!ico PUNTO DE INICIO de la replicación# 4ie!trasque e! eucariotas %a" varios

4# La replicaci(! A/AN3A por adici(! de $o!o!ucle(tidos en sen!ido 56625

# *s "EMIDI"CONTINUA) e! u!a de sus %ebras 5lla$ada %ebra co!ductora9 sesi!teti,a! 0rag$e!tos basta!tes gra!des de 0or$a co!ti!ua' $ie!tras que e! laotra 5lla$ada retardada9 la sí!tesis es disco!ti!ua' es decir' se va! i!corpora!do!ucle(tidos que se dispo!e! de 0or$a separada.

7# La INICIACI8N de la sí!tesis de cada 0rag$e!to requiere u! e2tre$o %idro2ilolibre que es proporcio!ado por u! &N cebador que a!ali,are$os $s adela!te.

La reacci(! 0u!da$e!tal de la sí!tesis de &DN es la adici(! de u!deso2irribo!ucle(tido al e2tre$o F' de u!a cade!a de &DN.

)as En9imas De )a Replicación

*! el proceso de duplicaci(! del &DN i!tervie!e! !u$erosas proteí!as que so! las quese $e!cio!a! e! la siguie!te tabla)

roteí!as &ctividades

&DN oli$erasas &DN pol

*sci!de el &N cebador.

Correctora de pruebas

5repara los errores de lasí!tesis del &DN9.

elle!a co! dNT elespacio resulta!te aleli$i!arse el &N cebador.

&DN pol epara peque:as roturase! u!a %ebra de &DN

&DN pol oli$eri,aci(! del &DN' "aque prese!ta u!a altaprocesividad5 grado e! quesigue a:adie!do dNT u!ave, que %a co$e!,ado

3tras roteí!as T3334*&& Dese!rolla! el &DN


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*LC&& epara! las %ebras del &DN' para que cada u!a

act-e de $olde

roteí!as B e u!e! a las cade!as

se!cillas' estabili,!dolas$ie!tras dura la replicaci(!

4&&5&Npoli$erasas depe!die!tesde &DN9

i!teti,a! el &N cebador 5pri$er9 usa!do co$o$olde u!a %ebra de &DN

N?CL*&& o$pe! u!a de las %élices'da!do lugar a u! orige! dereplicaci(!5 crea!do u!

&DN pri$er9

LG&& ?!e! 0rag$e!tos de &DNad"ace!tes' $edia!tee!laces 0os0odiéster

)as ADN polimerasas' que catali,a! la 0or$aci(! de los e!laces 0os0odiéster e!tre!ucle(tidos " va! a:adie!do !ucle(tidos co$ple$e!tarios al de la %ebra $olde.e utili,adeso2irribo!ucle(tidos tri0os0ato5dNT9 que' ade$s' aporta! la e!ergía !ecesaria para lareacci(! " despre!de! piro0os0ato i!org!ico.)as Primasas va! a origi!ar los &N cebadores que so! co$ple$e!tarios del &DNcorrespo!die!te. o! &N H poli$erasas &DN depe!die!tes' "a que puede! si!teti,ar u!a cade!a de &N usa!do u!a %ebra de &DN $olde.)as Topoisomerasas act-a dese!rolla!do el &DN. *!tre ellas destaca la &DN Girasaporque desespirali,a el &DN.)as elicasas separa! las dos %ebras de la doble %élice.)as pro!e'nas ""1 $a!tie!e! separadas las dos %ebras $o!ocate!arias. *stas act-a!co!+u!ta$e!te co! las %elicasas.)as N*cleasas ro$pe! los e!laces 0os0odiéster e!tre !ucle(tidos. uede! atacarlose$pe,a!do por u! e2tre$o %idro2ilo F' libre o por el e2tre$o 7'

)as )i,asas que u!e! los 0rag$e!tos de poli!ucle(tidos ad"ace!tes $edia!te e!laces0os0odiéster.

MECANI"MO MO)ECU)AR DE )A REP)ICACI8N


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*l &DN es u!a doble %élice tre!,ada $u" estable " debe abrirse para replicarse 5de &DN sie$pre prese!ta u!a %ebra origi!al " otra recié! si!teti,ada9 " lo %ace e! pu!toslla$ados de inicio o de ori,en. *! estos pu!tos es separada e! u!a peque:a porci(!$edia!te u!a e!,i$a lla$ada &elicasa.*sta e!,i$a ubica el pu!to de i!icio u orige! de lareplicaci(!. La e!,i$a elicasa se despla,a separa!do la doble %élice 0or$a!do u!

peque:a ∨*illa de replicación5 si$ult!ea$e!te' act-a! en9imas !opoisomerasas'de tipo (irasa que dese!rolla! las %ebras o %élices " pro!e'nas ""1 se adosa! a las%ebras e! separaci(! para estabili,arlas " así evitar que a$bas %ebras vuelva! a u!irse "e!rollarse. *! este proceso la %élice rota e! 1II revolucio!es por segu!do' estoge!eraría u! sobre e!rolla$ie!to de la doble %élice e! otros pu!tos' lo que es evitado por otras e!,i$as topoiso$erasas' de corte de las %ebras "' otra que luego las sella!.

*l !uevo &DN !o puede volver a 0abricarse $ie!tras !o sea cebado' es decir' %astaque se %a"a 0or$ado u! par!idor5 lla$ado primer . *l pri$er correspo!de a u! peque:otro,o 0rag$e!to de &N que es co$ple$e!tario al &DN correspo!die!te. *sto lo reali,au!a e!,i$a lla$ada ARN polimera9a depe!die!te del &DN' que se de!o$i!a Primasa'

e! el $is$o pu!to de la replicaci(!. *ste partidor de &N luego ser re$ovido. *stepartidor es i$porta!te porque el -lti$o !ucle(tido del &N que posee' proporcio!a u! 3

FK libre para el pri$er deso2irribo!ucle(tido tri0os0ato 5dNT9 de la %ebra del &DN que estcopia!do. La e!,i$a &DN poli$erasa 5&DNpol 9' se e!carga de a:adir dNTco$ple$e!tarios a la %ebra $olde del &DN e! el e2tre$o 3 FK libre del &N cebador. &esto se debe que la e!,i$a &DN pol !o puede co$e!,ar la sí!tesis de !uevas cade!aspor si sola por ello es i$presci!dible la participaci(! de la e!,i$a pri$asa que sedespla,a o que recorre la %ebra $olde del &DN e! se!tido FK 7M si!teti,a!do el 0rag$e!to

&N co$ple$e!tario " a!tiparalelo e! se!tido 7MFK a:adie!do rNT 5ribo!ucle(tidotri0os0ato9 e! los 3 FK libre de cada !ucle(tido del &N.

La e!,i$a &DNpol ade$s es capa, de co!ti!uar la poli$eri,aci(! del &DNsie$pre que posea 3 FK libre do!de seguir a:adie!do !uevos dNT' estos so!proporcio!ados por los $is$os dNT que se va! a:adie!do. La &DN pol al igual que el

&N poli$erasa ta$bié! se despla,a o recorre la %ebra $olde del &DN e! se!tido F K 7Mubica!do !ucle(tidos 5dNT9 para la !ueva %ebra co$ple$e!taria e! se!tido 7M FK. La

&DN pol reco!oce los !ucle(tidos de la %ebra $olde " los e$pare+a co! los dNT libresque %a! llegado al !-cleo desde el citoplas$a do!de so! si!teti,ados o proporcio!adospor la dieta' e!0re!ta!do los !ucle(tidos de acuerdo a su co$ple$e!tariedad de susbases' & T " CG. ara a$bas %ebras se despla,a u!a e!,i$a &DNpol debido aque so! a!tiparalelas' u!a e! u! se!tido " la otra e! el se!tido co!trario. *! u!a de las%ebras lla$ada con!in*a o cond*c!ora la sí!tesis de la !ueva %ebra es si! i!terrupci(!'$ie!tras que la otra &eI. De acuerdo a


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esto cada 0rag$e!to de 3#asa#i' esta 0or$ado por u! seg$e!to de &N 5pri$er9' seguidopor otro $uc%o $a"or de &DN.

Luego la e!,i$a ADNpol I eli$i!a el cebador $edia!te su actividad e2o!ucleasa5e2trae9 7MFK ro$pie!do los e!laces 0os0odiéster que e2iste! e!tre los !ucle(tidos.

&de$s la e!,i$a &DNpol tie!e u!a acci(! poli$erasa 7MFK relle!a!do el espaciode+ado por el 0rag$e!to de &N partidor que %a sido re$ovido co! u! 0rag$e!to decade!a de &DN. or -lti$o los &DN libres derivados del 0rag$e!to de 3#asa#i $s el derelle!o so! u!idos por e!,i$as !opoisomerasa de !ipo li,asa#

*! a$bos casos' ta!to la e!,i$a &N poli$erasa 5pri$asa9' co$o la &DN pol a:ade! !uevos !ucle(tidos que se va! u!ie!do e! cade!a $edia!te pue!tes covale!tes0os0odiéster co! e!ergía proporcio!ada por los $is$os !ucle(tidos' "a que estos so!tri0os0atos' liber!dose u! piro0os0ato i!org!ico5i9. Ta$bié! puede participar la en9imaADN pol II que e! su acci(! e2o!ucleasa F K 7M " poli$erasa 7MFK repara e! la %élicese!cilla peque:as roturas que ocurre! e! u!a %ebra del &DN.

*! eucario!tes e2iste $uc%a $a"or ca!tidad de &DN que e! procario!tes por lo ta!tola replicaci(! e! eucario!tes debería ser $uc%o $s le!ta' pero !o es así' porque e! loseucario!tes e2iste! $uc%os pu!tos de orige! o i!icio de replicaci(!' $ie!tras que e!procario!tes e2iste solo u!o. *sto sig!i0ica que los orga!is$os eucario!tes posee!$uc%as u!idades de replicaci(!' las que se de!o$i!a! replicaciones5 cada u!o co! u!pu!to de orige! " dos pu!tos de tér$i!o.

*l &DN de eucario!tes est asociado a proteí!as %isto!as 0or$a!do los !ucleoso$as'esto di0iculta el progreso de la &DN pol ' por ello el &DN debe desaparearse de la%isto!a " se requiere u!a sí!tesis de %isto!a coordi!ada co! la replicaci(!. ara ello'$ie!tras e! u!a ,o!a del &DN est 0or$!dose replicacio!es e! otra se esttra!scribie!do &N para la sí!tesis de !uevas proteí!as %isto!as


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Los esque$as precede!tes tie!e! el ob+eto que observes esque$tica$e!te el$eca!is$o de la replicaci(! del &DN.


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*l &DN co!serva absoluta$e!te la i!0or$aci(! ge!ética a través de i!!u$erablesdivisio!es celulares. *sto se debe a la e2iste!cia de tres procesos e!,i$ticos. Dos deellos se e!carga! de preve!ir errores " el tercero se e!carga de la correcci(! de errores.

Cada *no de los mecanismos ;*e ase,*ran *na correc!a replicación son lossi,*ien!es)

.#6 "elección de n*cleó!idos ?dNTP@ es reali,ada por la e!,i$a &DN poli$erasa " sebasa e! que la estabilidad del co$ple+o 0or$ado por &DN pol . *l &DN $olde " el dNTes $2i$a si el dNT es co$ple$e!tario.

O. Corrección de pr*e


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