Replicación del ADN

 Propuesto

por Watson y Crick  Que abarca los tres principales procesos celulares en los que se utiliza la información genética.

Copia del DNA Parental Para formar moléculas de DNA hijas con idénticas secuencias de nucleótidos  Transcripción. Proceso mediante el cual parte del mensaje genético codificador del DNA es copiado de forma precisa en RNA  Traducción. En el cual el mensaje genético codificado en el mRNA es traducido en los ribosomas para dar un polipéptido (proteína) con una secuencia especifica de Aminoácidos.  Replicación.

 En

el DNA se Almacena la información Genética  Las Secuencias de nucleótidos del ADN codifican la estructura de los RNA y de las proteínas celulares donde influyen directamente determinadas Enzimas.  Para

llevar a cabo

El METABOLISMO DEL DNA

 Proceso

de Replicación, se hacen copias fieles de la molécula de DNA  Procesos de reparación  Y Recombinacion del DNA.

 Es

un proceso en el que el DNA es perpetuado, denominado Semiconservativo, esto quiere decir que las moléculas finales contienen una hebra nueva, recién sintetizada, y la complementaria, complementar ia, hebra antigua, que sirvió como base.

Replicación ADN



Para que se lleve a cabo la replicación del DNA en las células se requieren los siguientes elementos:



DNA original que servirá de molde para ser copiado.



Topoisomerasas, helicasas: enzimas responsables de

separar as hebras de la doble hélice.



DNA-polimerasa III: responsable de la síntesis del DNA.



RNA-polimerasa : fabrica los cebadores, pequeños

fragmentos de RNA que sirven para iniciar la síntesis de DNA. 

DNA-ligasa: une fragmentos de DNA.



Desoxirribonucleótidos trifosfato, que se utilizan como

Fuente de nucleótidos y además aportan energía.

 El

Proceso de Replicación del DNA se lleva a cabo en 3 etapas.

 Inicio  Elongación  Terminación

 El

DNA se desenrolla y se separan las dos hebras de la doble hélice, deshaciéndose los puentes de hidrógeno entre bases complementarias.

 En

el DNA eucariota se producen muchos desenrollamientoss a lo largo de la desenrollamiento molécula, formándose zonas de DNA abierto. Estas zonas reciben el nombre de HORQUILLAS O BURBUJAS DE REPLICACIÓN, que es donde comenzará la síntesis.

 Son

3 tipos de proteínas que se encargan de desenrollar y mantener  separada las dos bandas de DNA original.  DNA Topoisomerasas Topoisomerasas.. Rompen y se unen a un enlace éster entre 2 bases bases de una banda de DNA.(Permite acción de Manivela)  Helicasas. Situadas en el origen de la horquilla de duplicación, utilizan ATP para desenrollar el DNA.  Proteínas desestabilizantes desestabilizantes.. Se une al DNA en un banda, que impiden su unión a la banda complementaria

 La

cadena de DNA siempre es sintetizada en dirección de extremo 5’ 3’  Se forman 2 hebras.  En

las horquillas de replicación siempre hay una hebra que se sintetiza de forma continua, la llamada HEBRA CONDUCTORA, y la otra que se sintetiza en varios fragmentos, los denominados FRAGMENTOS DE OKAZAKI y que se conoce como HEBRA SEGUIDORA

 La

RNA-polimerasa fabrica pequeños fragmentos de RNA complementar complementarios ios del DNA original. Son los llamados cebadores de unos 10 nucleótidos, a los cuáles se añadirán desoxirribonuc desoxirribonucleótidos. leótidos.

 Al

momento que la helicasa actúa sobre la cadena retrasada para desenrollar el DNA. La Helicasa se asocia con la primasa.  Se forma un cebador de RNA  Y la polimerasa comienza a replicar el DNA



La DNA-polimerasa III añade los desoxirribonucleótidos al extremo 3' (sentido 5'-3'), alargándose la hebra. Es la catalizadora de la polimerización. Incorpora 4 trifosfatos de desoxirribonucleotidos, toma como molde una de las l as bandas de DNA, generera un polimero de monofosfatos y libera pirofosfato.

 La

DNA-polimerasa III se encarga de la elongación de la cadena de DNA.  Consiste en dos operaciones  La

síntesis de la cadena conductora

 La

Síntesis de la cadena Rezagada

 En

ambos procesos actuan varias enzimas importantes que se encuentran en la horquilla de replicación.

Síntesis de la cadena Conductora 

Se sintetiza un corto cebador (10 a 60 n.) de RNA por la primasa.  El DNA polimerasa III añade desoxirribunocleotidos desoxirribuno cleotidos a este cebador.  Transcurre continua al mismo ritmo que se desenrolla el DNA.

Sintesis de la cadena rezagada

Se realiza en cortos Fragmentos de Okazaki.  La Primasa sintetiza un cebador de RNA, y como en la sintesis de la hebra conductora. La DNA polimerasa III se une al cebador de RNA y añade desoxirribonucleotidos.  Es un proceso complejamente coordinado  Ambas hebras son producidas por un unico dimero asimétrico de DNA Polimerasa III 

 La

Hebra rezagada forma un lazo, que aproxima los 2 puntos de polimerizacion  El primosoma, compuesto por la helicasa DnaB y la Primasa DnaG, sintetizan a un corto Cebador RNA, a medida que se desplaza a lo largo del molde de la hebra rezagada de 5’ -> 3’  La abrazadera β deslizante del DNA p.III Completa la síntesis del Fragmento Okazaki.  La abrazadera se disocia y se asocia otra siguiente brazadera.  Inicia un nuevo fragmento Okazaki

 Una

vez Finalizada la sintesis de un fragmento Okazaki, Su cebador RNA es eliminado y reemplazado por DNA, por  la DNA polimerasa I y la mella restante es sellada por DNA Ligasa

 Antes

de la acción de la DNADN Apolimerasa III se sintetiza un segmento corto de RNA .  La Enzima Primasa Usa como Molde la banda retardada del DNA original. ( la complementaridad A-T del DNA es complementaridad sustituida por A-U en el RNA ).  Ya

sintetizado el segmento corto de RNA, la primasa es sustituida por DNA polimerasa, y comenzandose a replicar  el DNA.

 La

DNA-ligasa va uniendo todos los fragmentos de DNA a la vez que elimina los ribonucleótidos de los cebadores.

A

medida que se van sintetizando las hebras y uniendo los fragmentos se origina la doble hélice, de forma que al finalizar el proceso se liberan dos moléculas idénticas de DNA, con una hebra antigua y otra nueva.

 La

DNA Polimerasa I, recorre la molécula de DNA de 3’ -> 5’ de forma contraria a la DNA polimerasa III , y Donde localiza una base no complementaria, complementari a, elimina la base inadecuada y adiciona la base correcta .

Reparación del DNA  En

el DNA ocurren con frecuencia Errores ya sea causados por la duplicación o de las agresiones ambientales.  Dichos errores de duplicación conducen a una acumulación de mutaciones.  El daño causado por agentes ambientales, físicos y químicos.

 Tipos de lesiones  Consecuencia

de fuerzas de cizalla o

Doblado  Cambio de pH Local  Agentes Químicos  Rayos X  Rallos Gamma  Rallos UV

 Tipos de reparación  Fotorreactivación

Enzimática

 Reparación

por Escisión

 Reparación

por recombinación

Fotorreactivaci n Enzimática  Se

produce por iluminación de la célula con luz visible.  Requiere de una enzima específica, que se une al sitio defectuoso del DNA.  La enzima absorbe la luz y de algún modo, provoca la rotura del enlace covalente en la zona defectuosa.  Hace escisión del anillo ciclobutano anormal de un dímero de timina.  Libera 2 restos de timina  Así la luz ultravioleta repara el DNA

Reparación de un dímero de timina por Fotorreactivación (según P.C. Hanawalt, Endeavour)

Reparación por Escisión  Se

efectúa gracias al curso secuencial de varias actividades enzimáticas.  Si es detectado un defecto, ej. En un dimero de timina. Por la actividad nucleasica 5’ -> 3’ de la DNA-polimerasa I  Provoca

la incisión en el costado 5’ del

defecto.  El fragmento defectuoso es cortado  El segmento defectuoso es sustituido por  pares de bases correctos. Por la acción polimerásica de la DNA-polimerasa I

 La

Nueva hebra se une por su extremo 3’ al extremo 5’ , por accion de la DNA-Ligasa



Corte, remedio, Corte y

Escisión de un dímero de timina mediante procesos enzimáticos (según P. C. Hanawalt, Endeavour)

Reparaci n por Recombinación  Una

de las Hebras de DNA dúplex lesionado es sustituido por el correspondiente segmento segmento intacto de otra molécula de DNA.

 Una

parte del gen es remplazada por otra molécula de DNA

Dos Tipos de recombinación Genética

Bibliografía  L.

Nelson, David; M. Cox, Michael

“Lehninger, Principios de Bioquímica”  Cuarta edición. Pág. 948 – 967 capitulo 25, 25.1 y 25.2 “Metabolismo del DNA  Alberts “Biología molecular de la célula” 3ra edición. Pág. 258 - 280 capitulo 6 “Mecanismos Genéticos Básicos”