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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

2.FLUJODEINFORMACIÓNGENÉTICA

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.


3.2.ExperimentodeMeselson yStahl

- CultivaronE.Coli conNpesado(15N)àmoléculasconesenitrógenosonmásdensas.

- DespuéspasaronalgunasbacteriasamedioconNnormal(14N)durantemediahoraà tiempoparaquehayareplicación.ExtrajeronADNylocentrifugaron.

- Sisedejabadurantedosdivisiones:

- Sedescartahipótesisdispersivayconservativaà lareplicaciónessemiconservativa.

Bacteriascon14N

Bacteriascon15N


3.2.ExperimentodeMeselson yStahl


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)


ELONGACIÓN

- DadoquelaADNpolimerasa IIIrecorreensentido3’à 5’>síntesisdeunadelashebrasescontinua(HEBRACONDUCTORA)perolaotra(sentido5’à3’)lasíntesisesdiscontinuaà porsegmentos=HEBRARETARDADA.Ysegmentos=fragmentosDEOKAZAKI=ARNcebador +1000/2000nucléotidosdeADN.

HEBRACONDUCTORA

HEBRARETARDADA

Sentidodelareplicación

Sentidodelareplicación


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