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INTRODUCCIÓN •características más notables del ADN es su capacidad de replicarse
•capacidad de formar copias de sí mismo.
•replicación se lleva a cabo en la fase de síntesis (S) del ciclo celular: paso obligado para realizar la división celular.
• objetivo de la replicación: conservar la información genética
• representación estructural del ADN: doble hélice permite dar lugar a otras idénticas, sin perder su
conformación
Las dos hebras se separan
Mediante la acción de una
enzimaAñade
oxidorribonucleotido
Construye ADN a partir de las
dos hebras iniclaes
CARACTERÍSTICAS GENERALES
• La síntesis de las cadenas de ADN durante la replicación se lleva a cabo en dirección 5' —> 3' tanto en eucariotes como en procariotes
• el carbono de la posición 3' de la pentosa posee un radical hidroxilo (OH) libre
REPLICACIÓN DEL ADN
• 3 características que lo definen y permite entender el proceso:
Semiconservadora Bidireccional antiparalela
SEMICONSERVADORA • cada replicación una molécula de ADN recién
sintetizada conserva una de las cadenas originales y la otra es sintetizada de novo
TEOR ÍAS QUE TRATABAN DE EXPL ICAR L A REPL I CAC I ÓN.
A) CONSERVADORA. • Se sintetiza: Molécula nueva + copia de la original
2 hebras antiguas juntas2 hebras nuevas
B) SEMICONSERVADORA (MODELO CORRECTO)
• En cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales.
C) DISPERSORA O DISPERSANTE
• Las cadenas hijas constan: fragmentos de la cadena antigua fragmentos de la nueva.
ESTE EXPERIMENTO SE BASABA EN DOS PREMISAS FUNDAMENTALES:
• el nitrógeno
• existen dos isótopos de este átomo:
14N 15N
pueden distinguirse mediante técnicas de laboratorio.
uno de los principales elementos del ADN
ESTE EXPERIMENTO SE REALIZÓ……..
• Utilizando: bacterias
Después se les cambió el medio de cultivo por uno que contenía 14N.
cuyo medio de cultivo contenía 15N, por lo que todo su ADN también lo contenía
• Se permitió que las bacterias se replicaran sólo una vez y se extrajo el ADN que se analizó por centrifugación en gradiente de cloruro de cesio.
• En la segunda replicaron en medio con 14N se observaron dos bandas:
1. una correspondiente a 14N (del ADN replicado en esta segunda revisión celular)
2. ADN recién sintetizado.
Bidireccional• La replicación del ADN en
eucariotes es bidireccional:
Sitio de origen: se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos con dos puntos de crecimiento
Replicación del ADN: 3 características
Horquillas de replicación
CÉLULAS EUCARIOTAS• Debido al gran tamaño del ADN, existen:Múltiples orígenes de replicación (sitios de ori)
Multifocal
• Los sitios ORÍ: son secuencias específicas ricas A y T
replicón.
PRESENCIA DE BASES A:
• facilita la separación de las hebras. • la formación de la burbuja de replicación.
Cromosomas de bacterias y virus, existe:Un sitio ORÍ permite
replicación es monofocal
replicación de todo el ADN circular
Antiparalela o discontinua • La replicación siempre se produce en sentido 5' —
> 3', y el extremo 3'-OH libre :
Replicación del ADN: 3 características
es el punto a partir del cual se produce la elongación del ADN.
ESTO PLANTEA UN PROBLEMA:
• las cadenas tienen que crecer de forma simultánea a pesar de que son antiparalelas.
• Por ello, una de las cadenas debería sintetizarse en dirección 3' —> 5
• Esta incógnita la resolvieron los científicos japoneses Reiji Okazaki y Tsuneko Okazaki en la década de 1960.
•al descubrir que una de las nuevas cadenas del ADN se sintetizaba en forma de fragmentos cortos que, en su honor, se denominan fragmentos de Okazaki.
FRAGMENTO DE OKAZAKI
• Su longitud suele variar entre 1000 y 2000 nucleótidos en las bacterias y entre 100 y 400 nucleótidos en eucariotes.
• hebra adelantada (líder o conductora):
Cadena que se sintetiza en el sentido que avanza la horquilla de replicación.
sintetiza de forma continua por la ADN polimerasa.
• hebra rezagada o retrasada:
se sintetiza en sentido contrario al avance de la horquilla.
cuya síntesis se realiza de forma discontinua o en fragmentos
PROTEÍNAS QUE
PARTICIPAN EN LA
REPLICACIÓN
• HELICASA: • Encargada de separar las dos hebras mediante la rotura de los puentes de
hidrógeno • Ocasiona superenrollamientos positivos los lados de la burbuja de
replicación.
• PROTEÍNAS DE UNIÓN A CADENA SENCILLA (SSB, SINGLE-STRAND ADN BINDING PROTEINS EN PROCARIOTES Y RPA EN
EUCARIOTES): • Evitan la formación de los puentes de hidrógeno entre las dos
cadenas separadas por la helicasa y permiten que se copien
• TOPOISOMERASAS: • Enzimas isomerasas• Pueden cortar o formar enlaces fosfodiéster ya sea una de las
hebras (topoisomerasa I) o en las dos (topoisomerasa II) que forman el ADN
• Deshace el superenrollamiento.• De esta manera se permite el acceso a la cadena de ADN a
todas las enzimas involucradas en la replicación.
• PRIMASA:• Enzima que sintetiza pequeños fragmentos de ARN de entre 8 y 10
nucleótidos de longitud, conocidos como cebadores o primers.• La unión de los cebadores al ADN proporciona un extremo 3´ • Los cebadores, luego son degradados por las nucleasas Rnasa H1 y
sustituidos por ADN por acción de otra ADN polimerasa.
Rnasa H1: Enzima encargada de retirar los cebadores de ARN durante la síntesis de los fragmentos de Okazaki y en los procesos de reparación del ADN.
FEN1/RTH1: Se encarga de remover el ribonucleotido 5’ del fragmento de Okazaki. El Nick (falta de enlace fosfodiéster entre dos nucleótidos adyacentes) resultante es sellado por la ADN ligasa.
Ligasa:Enzima que cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre nucleótidos contiguos.
• TELOMERASA: • Es una ribonucleoproteína con actividad de ADN polimerasa dirigida
por ARN (transcriptasa inversa)• Capaz de sintetizar una secuencia determinada de ADN permitiendo
el alargamiento de los telómeros (extremos de los cromosomas eucariotes).
• ANTÍGENO NUCLEAR DE CÉLULAS DE PROLIFERECIÓN (PCNA):
• Es un homotrímero que forma una estructura de toroide, la cual es abierta transitoriamente por acción del factor de replicación C (RFC, replication factor C), lo que permite surecircularización alrededor de la doble hélice del ADN a la altura del extremo del primer en la cadena líder.
• La estructura toroide del PCNA alrededor de la cadena de ADN permite su libre desplazamiento por la misma.
• PCNA interactúa con la ADN polimerasa, sirviendo como una pinza que sostiene a la polimerasa en el extremo del primer y le permite sintetizar la cadena de ADN.
ADN POLIMERASA:• Principales enzimas en este proceso. • Capaces de sintetizar nuevas cadenas de ADN a partir de una
hebra patrón o molde y las unidades estructurales correspondientes (desoxirribonucleótidos).
• Añade los nucleótidos en la dirección 5’ → 3’ siempre y cuando haya un extremo 3’ disponible.
• En eucariotes hay cinco involucradas en la replicación del ADN, cada una con una actividad específica: α, β, γ, δ y ε.
ADN Polimerasas involucradas en la
replicación
polimerasa α (ADNpol α), también llamada primasa, inicia la síntesis del ADN mediante la formación de
un cebador ARN
La polimerasa β (ADNpol β) no interviene en la
replicación y está involucrada en la
reparación de errores o daños en el ADN
las polimerasas α, β, δ y ε están involucradas en la
replicación del ADN nuclear
Las polimerasas δ y ε (ADNpol δ y ADNpol ε) son responsables de la
mayor parte de la elongación de ambas
hebras del ADN
La polimerasa γ (ADN pol γ) lleva a cabo la replicación
del ADN mitocondrial
ACTIVIDAD EXONUCLEASA-
3’
ACTIVIDAD EXONUCLEASA-
3’
Existen otras polimerasas, como las polimerasas ζ (theta), η (eta) y ι (iota), cuya función no es muy
conocida, pero se cree que están involucradas sobre todo en mecanismos de reparación y
recombinación.
Ninguna ADN polimerasa en eucariotes presenta actividad de exonucleasa-5’. En procariotes la ADN
pol I presenta este tipo de actividad.
A diferencia de lo observado en eucariotes, en la maquinaria para la replicación de los procariotes,
sólo tres enzimas participan en la síntesis del ADN. La polimerasa I es la única que tiene
actividad de exonucleasa
FASES DE LA REPLICACIÓN
Fase
s de
la
Repl
icació
n Inicio
Elongación
Terminación
INICIO• sitios ricos en A y T y son reconocidos por una serie de proteínas llamadas,
en conjunto, proteínas de reconocimiento del sitio de origen.• En eucariotes los orígenes de replicación se llaman secuencias de
replicación autónoma (SRA).
ENLONGACIÓN• Proceso por el cual la ADN polimerasa añade nucleótidos uno por uno
complementarios a la cadena molde• PCNA• Topoisomerasas (I y II)• Cadena continua• Cadena discontinua
TERMINACIÓN
• Proceso de maduración • un sistema de nucleasas (FEN1/RTH1 + RNasa Hl)• Replicación de los telomeros
REPLICACIÓN
MITOCONDRIAL
CARACTERÍSTICAS DEL MTDNA• DNA circular• Existen dos hebras, que se pueden
diferenciar según su densidad:– Hebra ligera (L)– Hebra pesada (H)
• Las dos cadenas se pueden separar en gradientes de densidad de alto pH
MODELO DE DESPLAZAMIENTO O LAZO D• Se inicia la replicación de la nueva hebra L.• Existen dos orígenes de replicación diferentes, uno para cada uno.• La síntesis es unidireccional y avanza desplazando a la otra hebra.• Comienza la síntesis de la nueva hebra H.• La nueva hebra termina de replicarse antes.
MECANISMOS DE
REPARACIÓN DEL ADN
LAS MODIFICACIONES EN EL ADN PUEDEN SURGIR POR
• Moléculas o mecanismos endógenos del metabolismo celular• Errores en el proceso de la replicación del ADN• Ciertas infecciones virales• Por factores ambientales
Es necesaria para proporcionar adaptabilidad a las especies al cambiante medio ambiente.
TIPOS DE DAÑO EN EL ADN
• Pueden ocurrir espontáneamente (la desaminación, la depurinización y el daño oxidativo de las bases nitrogenada)
• Pueden estar causadas por la exposición a agentes mutagénicos.
En todos los seres vivos el metabolismo normal aerobio produce especies reactivas de oxígeno, moléculas que causan daños oxidativos en el ADN:• Radicales superóxido (O2)• Peróxido de hidrógeno (H2O2)• Radicales hidroxilo.
• Agentes alquilantes. Añaden grupos alquilo (etilo o metilo) a las bases nitrogenadas y alteran su patrón de apareamiento loqueando la replicación.
• Agentes intercalantes. Son compuestos que se intercalan entre los nucleótidos del ADN y producen adiciones de un solo par de nucleótidos.
• Análogos de bases. Son compuestos químicos con estructura similar a la de las bases nitrogenadas normales y se pueden incorporar al ADN en lugar de éstas.
• Energía ionizante. La exposición del ADN a la luz ultravioleta (UV) produce dímeros de pirimidinas, sobre todo de timinas, cuando hay dos timinas consecutivas en la misma cadena de ADN
SISTEMAS DE REPARACIÓN
DEL ADNC A P Í T U LO 9
SISTEMAS DE REPARACIÓN DEL ADN
Tipos de reparación
Reparación directa
Reparación por escisión
Reparación de emparejamientos erróneos
Reparación de roturas de
doble cadena
REPARACIÓN DIRECTA
C A P Í T U LO 9
REPARACIÓN DIRECTA
Reparación DirectaInmediata Poco común
REPARACIÓN DIRECTA
Fotorreactivación
Alquiltransferasas
Reparación Directa
REPARACIÓN DIRECTA
REPARACIÓN POR
ESCISIÓNC A P Í T U LO 9
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
Reparación por
escisión:De bases De
nucleótidos
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De bases:ADN glucosilasas
AP endonucleasa 1
ADN polimerasa β
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
De nucleótidos:Endonucleasa Ligasa
ADN polimerasa I
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
Escherichia coli
4 proteínas:
UvrA, UvrB, UvrC y UvrD.
(UV resistant).
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
Escherichia coli
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:
UvrA + UvrB
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:
UvrC
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:
UvrC + UvrB
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
De nucleótidos:
UvrD
De nucleótidos:
ADN polimerasa I y la Ligasa.
REPARACIÓN POR ESCISIÓN
SISTEMA 8-OXO GUANINA
C A P Í T U LO 9
SISTEMA 8-OXO GUANINA
¿Qué lo provoca?Radiación UV, Agentes
químicos
Radiación ionizante
SISTEMA 8-OXO GUANINA
Guanina8-oxo guanina (GO) G-A
8-hidroxiguanina
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS
APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
C A P Í T U LO 9
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
Reparación: Correcciones Errores.
Bases mal apareadas Polimerasa
Bucles
Escherichia coli
Tres proteínas:
MutS, MutL y MutH.
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
ProteínasMutS MutH
MutL
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
ProteínasMutS MutH
MutL
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
ProteínasMutS MutH
MutL
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
ProteínasDam Metilasa
Polimerasa III
SISTEMA DE REPARACIÓN DE LOS APAREAMIENTOS ERRÓNEOS
ProteínasMutS MutH
MutL
MSH
MSH
SISTEMA SOS
Sistema SOSBloqueo RecA
40 genes
SISTEMA SOSC A P Í T U LO 9
SISTEMA SOS
Sistema SOSBloqueo RecA
40 genes
SISTEMA SOS
Sistema SOSBloqueo RecA
40 genes
SISTEMA SOS
Sistema SOSLexA. RecA
Señal de activación: ADN
de Cadena sencilla (ADNss)
SISTEMA SOS
Sistema SOSLexA. RecA
Señal de activación: ADN
de Cadena sencilla (ADNss)
Transcripción:Caja SOS
Aumentan los niveles de las
proteínas lexA, recA, UvrA, UvrB y
UvrD.
REPARACIÓN DE ROTURAS DE
DOBLE CADENAC A P Í T U LO 9
REPARACIÓN DE ROTURAS DE DOBLE CADENA
Reparación de roturas de doble cadena:
Reparación por
recombinación homóloga
Unión de extremos no homólogos
REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGAR E PA R A C I Ó N D E R O T U R A S D E D O B L E C A D E N A
REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA
Reparación de roturas de doble cadena:
Reparación por
recombinación homóloga
Unión de extremos no homólogos
REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA
Reparación de roturas de doble cadena:
Reparación por
recombinación homóloga
Unión de extremos no homólogos
REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOSR E PA R A C I Ó N D E R O T U R A S D E D O B L E C A D E N A
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS
errorerror error
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS
errorerror error
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS
errorerror error
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS
errorerror error
UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS
errorerror error