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TEMA14:ELADN,PORTADORDELAINFORMACIÓNGENÉTICA.REPLICACIÓNDELADN
1. EL ADN COMOMOLÉCULA PORTADORA DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.2. FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA3. REPLICACIÓN DEL ADN.
3.1. HIPÓTESIS DE LA DUPLICACIÓN DEL ADN3.2. EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL.3.3. MECANISMODE REPLICACIÓN DEL ADN.3.4. CORRECCIÓNDE ERRORES DURANTE LA REPLICACIÓN.3.5. DIFERENCIAS ENTRE EL PROCESO REPLICATIVO EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.
1.ELADNCOMOMOLÉCULAPORTADORADELAINFORMACIÓNGENÉTICA.
• ADNàmoléculaquecontienelainformacióndecaracterísticasbiológicas.(ADN+histonas)à formandocromosomas.Sedemostródurante1ªmitadsXX.• FriedrichMiescher:aislóen1869sust alaquellamónucleína =parteácida
(ADN)+partebásica(histonas).• Griffith (1928):descubrióel“principiotransformante”queconteníala
informacióngenética.• Trabajabacon2cepasdebacterias(neumonía)Streptococcus
pneumoniae.• CepaS:virulenta.Tienencápsuladepolisacáridos.• CepaR:inofensiva. Sincápsula.
• SicalentabacepaSà destrucciónà noinfectaratones,perosilasmezcablada concepaRà éstasseconvertíanencepaSà infectadoaratones.
• Dedujoquebact RIPdecepaSliberabansust.(“principiotransformante”)qalsercaptadaxbact decepaRlastransformaba(lainformacióngenéticasehabíatransferidodeunacepaaotra).
• SepensabaqueeranlasproteínascromosómicaslasportadosdelainformacióngenéticayqueADNteníapapelsecundario.
1.ELADNCOMOMOLÉCULAPORTADORADELAINFORMACIÓNGENÉTICA.
• 1944:OT.Avery,C.Macleod yM.McCartyà principiotransformante=ADN.LacapacidadtransformantedesaparecíacuandoseagregabanenzimasquedegradanelADN.
• 1952:AlfredHarshey yMarthaChase:concluyenqueefectivamenteeselADN.• BacteriófagoT2(virus)à marcadocon32P(ADN)ycon35S(proteínas)à infectaronE.Coli àmidieron radiactividadmediointracelularyextracelularà 32Peninteriorà ADNeselportadordelainformación.
• 1953:WatsonyCrickà doblehéliceà explicacómosepudealmacenarytransmitirlainformacióngenética.
2.FLUJODEINFORMACIÓNGENÉTICA
ADNportainformacióngenéticaytieneque:
- Transmitirlageneracióntrasgeneraciónàmediate replicación.
- Expresarseà parasíntesisdeproteínas:
- 1ºTranscripción:ADNà ARNm
- 2ºTraducción:ARNm à proteínas.
Hatenidoquesermodificadopormecanismosdereplicacióndealgunosvirus:
- Algunosvirus(pe:mosaicodeltabaco)pueden hacercopiardeARN(ARNreplicasa).
- RetrovirusalmacenaninformaciónenARNà sintetizanADNquelointroducenenADNcelular.(transcriptasainversaoretrotranscriptasa)
DOGMACENTRALDELABIOLOGÍA
3.REPLICACIÓNDELADN
ADNdebetransmitirseacadacélulahija,xt antesdereproducirseàADNformaunaréplicaà 2copias=replicaciónoduplicacióndeADN.(faseSdeinterfase).
3.1.HipótesissobreladuplicacióndelADN.
- WatsonyCrickindicaroncuálpodríaserelmecanismodereplicación:separacióndecadenasycadaunasirvedemoldeparaunacomplementaria.
- Había3hipótesis:- Conservativa:doble cadenaoriginalsemantieneysesintetizauna
nueva.- Semiconservativa (WatsonYCrick):encadamoléculahija:unadela
originalyunanueva.- Dispersiva:encadamoléculahijaexistenfragmentosdelaoriginaly
fragmentosnuevos.
3.REPLICACIÓNDELADN
3.2.ExperimentodeMeselson yStahl
- CultivaronE.Coli conNpesado(15N)àmoléculasconesenitrógenosonmásdensas.
- DespuéspasaronalgunasbacteriasamedioconNnormal(14N)durantemediahoraà tiempoparaquehayareplicación.ExtrajeronADNylocentrifugaron.
- Sisedejabadurantedosdivisiones:
- Sedescartahipótesisdispersivayconservativaà lareplicaciónessemiconservativa.
Bacteriascon14N
Bacteriascon15N
3.REPLICACIÓNDELADN
3.3.MecanismodereplicacióndelADN
- Fueestudiadoenprocariotas,peroelmecanismoesmuysimilareneucariotas.Enamboscasossondosetapas:iniciaciónyelongación.
INICIODELAREPLICACIÓN.
- Empiezaenciertaszonasà consecuenciasdeterminadas(abundanGATC)=origendereplicación.
- Enzimahelicasa:separaambashebrasrompiendopuentesdeHentrelasbasesnitrogenadasà comoconsecuenciaseproducensuperenrrollamiento enzonasvecinasà topoisomerasas eliminanlastensiones(cortan,eliminantensiónyvuelvenaempalmar).
- Topoisomerasa I:1hebra- Toposiomesa II:2hebrasalavez.- Girasa (procariotas):2hebrasalavez.
- Hebrassemantienenseparadasporlaunióndelaproteían SSB.
- Enellugardeorigendereplicaciónsehaformadola“burbujadereplicación”.Hay2zonasconformadeY=horquillasdereplicación.
- Laburbujasevaextendiendo alolargodelcromosomaenambossentidosàreplicaciónbidireccional.
3.REPLICACIÓNDELADN3.3.MecanismodereplicacióndelADN
ELONGACIÓN
- Comienzalasíntesisdelashebrascomplementariassobrecadaunadelasoriginalesà ADNpolimerasa III:- Recorrehebraensentido 3’à 5’.- Nucleótidos queañadesontrifosfatos (ATP,GTP,TTP,CTP)à laEparaunirlaproporcionalaliberacióndelos2fosfatos.- NingunaADNpolimerasa puedeiniciarlasíntesis porellamisma,ie,tienequeañadirnucléotidos aunextermo 3’libreà necesita
cebadoroprimer(sintetizadoporlaprimasa oADNpolimerasa I)
3.REPLICACIÓNDELADN3.3.MecanismodereplicacióndelADN
ELONGACIÓN
- DadoquelaADNpolimerasa IIIrecorreensentido3’à 5’>síntesisdeunadelashebrasescontinua(HEBRACONDUCTORA)perolaotra(sentido5’à3’)lasíntesisesdiscontinuaà porsegmentos=HEBRARETARDADA.Ysegmentos=fragmentosDEOKAZAKI=ARNcebador +1000/2000nucléotidosdeADN.
HEBRACONDUCTORA
HEBRARETARDADA
Sentidodelareplicación
Sentidodelareplicación
3.REPLICACIÓNDELADN3.3.MecanismodereplicacióndelADN
ELONGACIÓN
- PosteriormenteintervienelaADNpolimerasa Ià elimina fragmentosdeARN(pq tieneacciónexonucleasa) yrellenaloshuecosconADN.
- Cadahebrasintetizadaylaoriginalseenrollanenformadedoble hélice.
- Procesoreplicaciónesmuyrápido,pe:E.Coli 45000nucleótidos/minuto.
3.REPLICACIÓNDELADN3.4.Correccióndeerroresdurantelareplicación
• ADNpolimerasa IIIunenucleótidosporcomplementariedad,peroavecescometeerroresà secorrigenporenzimasnucleasasà aúnasíhabría1errorcada107/108 nucleótidosà siguesiendomucho,porloqueexisteunmecanismodereplicaciónpostreplicativo.• Endonucleasa: detectaerroresycortacadenaanómala.• Exonucleasa:eliminafragmento.• ADNpolimerasa I:sintetizanuevofragmento.• ADNligasa:unelos fragmentos.
• Asíunerrorcada1010nucleótidos.
• ¿Cómosabercuáleslahebranueva?à EnADNlaadeninaaparecemetiladaà lametilaciónocurretiempodespués delareplicación,portanto,lahebraantiguatienelasAmetiladas ylanuevano.
3.REPLICACIÓNDELADN3.5.Diferenciasentreelprocesoreplicativo enprocariotasyeucariotas
• Aunqueesbastantesimilar,existenalgunasdiferencias:• ADNeucariotasestáasociadoahistonas.Lasoriginalessemantienenenlahebraconductora,nuevasenlahebraretardada.• FragmentosdeOkazaki:10vecesmenoreneucariotas(100-200nucléotidos).• ADNpolimerasa:
• Procariotas:I,II(procesos reparaciónADN)yIII.• Eucariotas:𝛼,𝛽,𝛾 (ADNmitocondrial),𝛿 y𝜀:
• ADNpoli𝛼:cadenaretardada.• ADNpoli𝛽:reparacióndeADN.• ADNpoli𝛿 y𝜀:cadenaconductora.𝜀à parecequetambiénenreparacióndeADN.
• Eneucariotasexistemásdeunorigendereplicaciónporque:• Sonmuchomáslargosloscromosomas.• Histonasdebenderalentizarelproceso.
• Ademásdeestasdiferenciasexisteunproblemaañadido, quesonlosextremosdeloscromosomas, yaqueeneucariotasconlineales.
3.REPLICACIÓNDELADN3.5.Diferenciasentreelprocesoreplicativo enprocariotasyeucariotas
• Ademásdeestasdiferenciasexisteunproblemaañadido, quesonlosextremosdeloscromosomas, yaqueeneucariotasconlineales.• Procesosehacenormalmentehastallegaralos
extremos(telómeros).Cuandoseeliminaprimerdehebraretardada,éstaquedaincompletapqnoexisteunextremo5’libreparaañadirnucleótidosà seacortanlosextremosàdisminución deltamaño.RelacionadoconprocesodeenvejecimientocelularyRIPcelular.
• Telómeros sonsecuencias deAGGGTTqueserepiten.Extremo5’ricaenAà nocodificanada,portantonopasanadasiseacorta,hastaquellegaunmomentoenquesellegaazonascodificantes.
• Encélulasmadresdegametos,célulascancerosasytejidos embrionariosà telomerasaà puedealargarlosextremos,creandounmoldeparaquesinteticelaADNpoli𝛼