REPLICACIÓN DEL DNA Y SÍNTESIS

PROTEÍNAS

Mg. Vania Mallqui Brito

Características replicación

1. Semiconservativa:síntesis de las nuevas cadenas

utilizan cada hebra parental como molde

2. El DNA se replica de manera ordenada y secuencial

Bidireccional, simultaneo al desenrrollamiento hebras, 5’ – 3’, adición de nucleótidos, usando desoxirribonucleótidos 5´trifosfatos (dNTP)) al extremo 3´OH en dependencia del nucleótido correspondiente según el apareamiento de bases con la cadena molde.

3. Proceso controlado: Las células antes de dividirse deben duplicar su genoma y acoplado a la división celular. El control a dos niveles: • En la iniciación donde el DNA se replica en un momento determinado.• En el bloqueo de la reiniciación lo que impide que una vez iniciada una ronda de replicación no comience otra.

4. Discontinuo

-Fragmentos

-Cadena líder 5’ – 3’, avance horquilla

-Cadena retardada, por fragmentos y en sentido contrario “Fragmentos Okasaki”

DNA polimerasa (procariontes I, II, III)

Protagonista replicación y poder autrocorrector

Cambios en el DNA•Errores en la replicación que escapen a la actividad correctora

•Lesiones ocurridas en el DNA por agentes mutagénicos.

•Recombinación (introduce la mayor taza de cambios).

Replicón

Contiene un origen donde comienza la replicación y un final donde se detiene y contiene todos los elementos de control necesarios para la replicación.

Procariontes un único replicón, eucariontes múltiples replicones

Etapas Replicación1. Iniciación: reconocimiento origen replicación, acompañado

complejo proteínas “primosomas” (E. coli)

2. Alargamiento: síntesis DNA “replisoma” aparece asociado horquilla replicación

3. Terminación: al final del replicón es necesaria una reacción de unión y/o terminación.

DNA polimerasa, no inicia la síntesis si no está presente un

cebador (primer) que provea el extremo 3` OH libre que pueda

ser extendido por adición de nucleótidos.

Replicación procariotasIniciación Características

Dna B Helicasa 5’-3’, componente esencial replicón Ori C, activación Dna G

SSB Une al DNA simple (reensamblaje), función cooperativa, protege ataque nucleasas

Dna C Actúa con Dna B

Dna G Actividad primasa (síntesis cebador), RNA polimerasa se une primosoma, activada Dna B e inicia síntesis primer

Dna A ATP separa hebras doble hélice

RNA polimerasa

Actúa Dna A formación horquilla

Girasa Libera estrés torcional generada por el desenrollamiento del DNA al introducir superenrollamientos.

Alargamiento

DNA polimerasa: síntesis una nueva cadena de DNA a partir de la hebra molde, tanto en procariotas como eucariotas, presenta una actividad enzimática múltiple, llamada replicasa.

DNA naciente siempre en sentido 5’→3’, el nucleótido que se agrega une su a-fosfato al grupo 3’-OH libre de la cadena, enlace entre las pentosas que componen los nucleótidos.

Replicación en E. coli

1. Proteínas iniciadoras reconocen y abren duplex forman “horquilla replicadora” (Ori C)

2. Primasa ó RNA polimerasa enzima que inicia la síntesis de DNA. Actúa en la forma de primosoma, unido a una DNA helicasa.

El producto se llama "primer" u oligonucleótido iniciador. Este primer se sintetiza con la polaridad de 5' a 3' (proceso llamado "priming") y debe quedar antiparalelo con el templado. En la horquilla replicadora, ambas hebras son antiparalelas, un primer se sintetiza desde el punto de bifurcación de la horquilla hacia abajo, y el otro desde la base de ésta hacia arriba.

3. La DNA polimerasa III continúa con la replicación del DNA hasta que se termina el templado y se forma una nueva horquilla replicadora.

4. Una de las hebras de la horquilla se replicará en forma continua presentando la DNA pol. III una alta procesividad. Esta hebra templado se llama hebra conductora. La otra hebra se replicará forma discontinua, se requiere de la síntesis de un nuevo primer.

Templado recibe el nombre de hebra retrasada y dará origen a los fragmentos de Okazaki, una sola enzima DNA pol.III para replicar la hebra retrasada completa.

El replisoma actúa con el primosoma.

Enzimas tipo DNA topoisomerasas mantienen la topología normal del DNA.

5.DNA pol.I , exonucleasa de 5’ a 3’ elimina los primers

6. La misma DNA pol. I con capacidad de polimerizar de 5’ a 3’ restituye con deoxinucleótidos la secuencia del primer; si se incorpora una base incorrecta, esta es eliminada inmediatamente por la polimerasa actividad exonucleasa (proceso es autocorrector).

7. DNA ligasa une los fragmentos de Okasaki, producto de la síntesis discontinua

Terminación

Tus: esta proteína promueve la detención de la horquilla de replicación al proveer una actividad contra-helicasa. (Terminus Utilization Substance

REPLICACIÓN DNA- procariontes

INICIACIÓN

REPLICACIÓN DNA

Replicación DNA eucariontes

-Existen algunas diferencias, dada la mayor complejidad y tamaño del genoma eucariótico.

-Debido a la existencia de múltiples replicones en el genoma eucariótico existen tantos orígenes como replicones hay

-No existen rondas de replicación solapadas la división celular tiene lugar una vez que el DNA se ha replicado, durante la fase S del ciclo celular.

-Los fragmentos de Okazaki son mas cortos.El control es mucho más complejo.

-Los cebadores están compuestos por RNA (aproximadamente 10 bases) y DNA (iDNA, aproximadamente 20-30 bases).

Enzimas involucradas en el proceso

Los genes y como trabajanArchibald Garrod, 1902, primero en sugerir, la relación entre enfermedad y metabolismo a través de su estudio de la alcaptonuria, (elimina por la orina una gran cantidad de ácido homogentísico).

Razonó que individuos sanos el ácido homogentísico se debía metabolizar a otros productos, razón por la cual no aparecía en orina. Sospechó existencia de bloqueo en la vía metabólicas y propuso era debido a "un error innato del metabolismo”.

Descubrió que la alcaptonuria se heredaba como recesivo.

George Beadle y Edward Tatum 30 – 40s , conexión entre genes y metabolismo propusieron la hipótesis "un gen una enzima",premio Nobel 1958.

Dado que un gen codifica para la producción de una proteína. "Un gen una enzima" ha sido modificado a "un gen un polipéptido"

DOGMALa información fluye (con la excepción de la transcripción reversa) ADN ARN, proceso llamado TRANSCRIPCIÓN

PROTEÍNA por el proceso TRADUCCIÓN

Transcripción es el proceso de fabricación ARN usando el ADN como molde.

Traducción es la construcción de una secuencia de aminoácidos (polipéptido) con la información proporcionada por la molécula de

ARN.

(ARNm) es el molde para la construcción de la proteína.

(ARNr) se encuentra en el sitio donde se construye la proteína: el ribosoma.

(ARNt) es el transportador que coloca el aminoácido apropiado en el sitio correspondiente.

El ARN tiene una sola hebra, el ARNt puede formar una estructura de forma de trébol debido a la complementariedad de sus pares de bases.

La ARN polimerasa abre la parte del ADN a ser transcripta. Solo una de las hebras del ADN (la hebra codificante ) se transcribe. Los

nucleótidos de ARN se encuentran disponibles en la región de la cromatina (este proceso solo ocurre en la interfase) y se unen en un

proceso de síntesis similar al del ADN.

La síntesis proteica consta de 3 etapas: iniciación, elongación y terminación

1.INICIACIÓN: RNA, ribosomas, factores iniciación IF-1, IF-2 y IF-3. Unión RNAm a subunidad menor, mediada por IF-3 Codón AUG y GUG, codones iniciación.

2. ELONGACIÓN: el segundo tRNA, determinado por la secuencia, se une dependiendo de los factores de elongación. Se produce una unión peptídica y el dipéptido queda en el sitio A, el tRNA queda en P; ocurre la translocación, donde el tRNA solo pasa al sitio A (el tRNA que sale puede ir a cargar otro aminoácido) y el dipéptido al sitio P. Cada vez que ocurre esto se libera GDP y factores de elongación, por lo que es un proceso caro.

3. TERMINACIÓN aparece un codón sin sentido, se libera la proteína y se separan las subunidades.

El Código Genético: Traducción del ARN en proteína

-Astrónomo George Gamow señaló que el código que representa a los aminoácidos debía consistir en grupos de al menos tres de las cuatro bases del ADN

-los 20 aminoácidos están representados en el código genético por la agrupación de tres letras (triplete).

- Si uno considera las posibilidades de arreglo de cuatro letras agrupadas de a tres (43) resulta que tenemos 64 posibilidades de palabras a codificar, o 64 posibles codones (secuencia de tres bases en el ARNm que codifica para un aminoácido específico o una secuencia de control).

El código genético consiste 61 codones para aminoácidos y 3 codones de terminación, que detienen el proceso de traducción. El código genético es por lo tanto redundante, en el sentido que tiene

varios codones para un mismo aminoácido.

Por ejemplo, la glicina es codificada por los codones GGU, GGC, GGA, y GGG. Si un codón muta por ejemplo de GGU a GGC, se

especifica el mismo aminoácido.

Síntesis Proteica La regulación de los genes de los procariotas difiere a eucariotas.Los promotores son secuencias de ADN que comienzan señales para la transcripción del ARN. Los terminadores son señales de detención. La molécula de ARNm puede tener de 500 a 10.000 nucleótidos.*La subunidad liviana tiene el sitio para que se pegue el ARNm. Tiene un rol crucial en la decodificación del ARN pues monitorea el apareamiento de bases entre el codón del ARNm y el anticodón de ARNt. *La subunidad pesada tiene dos sitios para el ARNt. Cataliza la formación de la unión peptídica.

*El ARNt forma de trébol y lleva el aminoácido apropiado al ribosoma cuando el codón lo "llama".

*En la parte terminal del brazo mas largo del ARNt se encuentran tres bases, el anticodón que son complementarias con el codón.

*Existen 61 ARNt diferentes, cada uno posee un sitio diferente para pegar el aminoácido y un anticodón diferente.

*Para el codón UUU, el codón anticomplementario es AAA.

•La unión del aminoácido apropiado al ARNt esta controlado por una enzima: la aminoacil-ARNt sintetasa.

•La energía para la unión del aminoácido al ARNt proviene de la conversión de ATP a AMP (adenosín-monofosfato).

•La traducción es el proceso de convertir las secuencias del ARNm en una secuencia de aminoácidos.

•El código de iniciación es AUG codifica para el aminoácido metionina (Met). La traducción no ocurre si no está el codón AUG, por lo tanto la metionina (formil-metionina, f-Met ) es siempre el primer aminoácido de la cadena polipeptídica, y frecuentemente se elimina al final del proceso.

•El complejo formado por ARNt/ARNm/subunidad ribosómica pequeña es llamado "complejo de iniciación". La subunidad grande se pega al complejo de iniciación. Luego de esta fase el mensaje progresa durante la elongación de la cadena polipeptídica.

•Un nuevo ARNt lleva otro aminoácido al sitio P vacío del complejo ribosoma /ARNm y posteriormente se forma un enlace peptídico con el aminoácido del sitio ocupado.

•El complejo se mueve a lo largo del ARNm hasta el próximo triplete, liberando el sitio A

•Cuando el codón es un codón de terminación, un factor de liberación se pega al sitio, parando la traducción y liberando al complejo ribosómico del ARNm.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

A)PROCARIOTAS

B) EUCARIOTAS

INICIACIÓN

ELONGACIÓN

TERMINACIÓN