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Replicacin del DNA:generacin de una copia exacta del genoma de
una clulaDogma Central de la Biologa Molecular:
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El DNA Acta como Molde para su propia SntesisEl nucletido A slo
se aparear con xito con T y G con C, por lo que cada cadena de DNA
puede especificar la secuencia de nucletidos de su cadena
complementaria. As, la doble hlice de DNA se puede copiar
fielmente.Figure 5-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland
Science 2008)
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En cada ronda de replicacin, cada una de las dos hebras es usada
como templado (molde) para la formacin de una hebra de DNA
complementaria. Por lo tanto las hebras originales de DNA
permanecen intactas durantes muchas duplicaciones celulares.La
Replicacin del DNA es SemiconservativaDoble hlice parentalDobles
hlices de DNA hijas
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Molcula de DNA de Doble HebraSeparacinde las hebrasSntesis de
hebras nuevasDos nuevas molculas de DNA de doble hebra Replicacin
del DNA
La sntesis del DNA transcurre en direccin 5
3555555555555333333333333
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Reaccin Catalizada por la DNA Polimerasa
La DNA Polimerasa cataliza la adicin de un desoxirribonucletido
al extremo 3-OH de una cadena de polinucletidos, por lo tanto la
nueva cadena de DNA se sintetiza en el sentido 5 3. El apareamiento
de bases entre el desoxirribonucletido entrante y la cadena molde
gua la formacin de la nueva cadena de DNA, la cual, por lo tanto,
tendr una secuencia de nucletidos complementaria a la de la cadena
molde. Los nucletidos entran en la reaccin como
desoxirribonuclesidos trifosfato. La rotura del enlace
fosfoanhdrido (indicada por el asterisco) del nuclesido trifosfato
entrante entrega la energa necesaria para la reaccin de
polimerizacin.
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Burbuja u Ojo de Replicacin
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La Horquilla de Replicacin es Asimtrica
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hebra departidor (RNA)hebra templadodesoxirribonuclesido
trifosfato entranteCrecimiento dela cadena en sentido 5 3 La DNA
polimerasa requiere de una extensin corta de RNA (partidor de RNA)
sobre la cual comienza a adicionar los nucletidos. La enzima
adiciona desoxirribonucletidos al extremo 3-OH de la cadena
polinucleotdica (hebra del partidor), la que est apareada a la
hebra molde o templado. Por lo tanto, la nueva hebra crece en la
direccin 5 3. Como cada desoxirribonuclesido trifosfato entrante
debe aparearse con la hebra templado para poder ser reconocido por
la polimerasa, esta hebra determina cul de los cuatro posibles
desoxirribonucletidos (A, C, G, o T) sern adicionados. Reaccin
Catalizada por la DNA Polimerasa
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Estructura de la Horquilla de Replicacin
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Iniciacin de los Fragmentos de Okazaki con Partidores de RNA
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Sntesis de Partidores de RNA por DNA PrimasaA diferencia de la
DNA polimerasa, esta enzima puede iniciar la sntesis de una cadena
polinucleotdica por la unin de dos nucletidos. La primasa se
detiene luego de la sntesis de un polinucletido corto, dejando un
extremo 3-OH disponible para la elongacin por la DNA
polimerasa.
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En eucariontes, los partidores de RNA son sintetizados a
intervalos separados en alrededor de 200 nucletidos en la hebra
retrasada y cada partidor es de 10 nucletidos de largo. Este
partidor es borrado y reemplazado por DNA. Los fragmentos de
Okazaki son unidos por DNA ligasa.Sntesis de uno de los Fragmentos
de DNA en la Hebra Retrasadapartidor de RNAsntesis de un nuevo
partidor de RNA por DNA primasatemplado de hebra retrasadaDNA
polimerasa elonga desde el nuevo partidor para iniciar nuevo
fragmento de OkazakiDNA polimerasa termina el nuevo fragmento de
DNApartidor de RNA removido y reemplazado por DNAEspacio (nick)
sellado por DNA ligasaEl nuevo fragmento de Okazaki se incorpora a
la cadena creciente
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Figure 5-13 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science
2008)Reaccin Catalizada por la DNA Ligasa
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DNA Polimerasas de Procariontes y Eucariontes
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Accin de Helicasas y Protenas de Unin a DNA de Hebra
SimpleHelicasaProtenas de Unin a DNA De Hebra SimpleHebra
RetrasadaHebraLderDireccin de movimiento de la Horquilla de
Replicacin
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Protenas que Actan en la Horquilla de ReplicacinSe muestran dos
molculas de DNA polimerasa, una sobre la hebra lder y otra sobre la
retrasada. La DNA helicasa va desenrollando y separando la doble
hlice del DNA paterno delante de la DNA polimerasa. Las protenas de
unin a DNA de hebra simple mantienen las hebras separadas,
permitiendo el acceso a la primasa y la polimerasa. DNA polimerasa
IIIsobre hebra lderhebra ldertemplado de la hebra
lderTopoisomerasaDNA parentalprotenas de unin a DNA de hebra
simple
fragmento de Okazaki
DNA polimerasa IIIsobre hebra retrasada primasahelicasapartidor
RNAtemplado de lahebra retrasada
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Orgenes de Replicacin en Procariontes y
Eucariontesprocarionteseucariontes
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Actividad Correctora de Pruebas de la DNA Polimerasa Durante la
Replicacin del DNA (Proofreading)
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MUTACIN = cambio heredable en el material gentico de una clula.
2 Tipos Generales:
Mutaciones Cromosmicas (delecin o repeticin de un trozo de
cromosoma) Mutaciones Puntuales - Sustituciones - Inserciones o
Deleciones (cambio de marco de lectura)
- Formacin de Dmeros de Pirimidina
Reparacin del DNAPara corregir errores en la secuencia o
MUTACIONES
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Las modificaciones de nucletidos producen mutacionesLa
desaminacin de la citosina provoca una sustitucin:
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Las modificaciones de nucletidos producen mutacionesLa
despurinacin provoca una delecin:
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La irradiacin del DNA con luz UV provoca la formacin de dmeros
de pirimidinas (generalmente timina)
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REPARACIN POR ESCISIN DE BASES (Base Excision Repair; BER)
Generalmente para reparar bases modificadas qumicamente, que
podran producir mutaciones de sustitucin
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REPARACIN POR ESCISIN DE NUCLETIDOS (Nucleotide Excision Repair;
NER)
Reparacin de lesiones que producen deformaciones en la doble
hlice, como:
Dmeros de timidinasUniones a grupos qumicos voluminosos
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REPARACIN DE DESAPAREAMIENTOS EN EL DNA (Mismatch Repair;
MMR)
Para reparar errores introducidos durante la replicacin y que
escapan a la correccin de pruebas
La hebra nueva es reconocida por la presencia de cortes
(generados por la sntesis de los fragmentos de Okazaki)
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