TEMA 14: EL ADN, PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. REPLICACIÓN DEL ADN 1. EL ADN COMO MOLÉCULA PORTADORA DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. 2. FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA 3. REPLICACIÓN DEL ADN. 3.1. HIPÓTESIS DE LA DUPLICACIÓN DEL ADN 3.2. EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL. 3.3. MECANISMO DE REPLICACIÓN DEL ADN. 3.4. CORRECCIÓN DE ERRORES DURANTE LA REPLICACIÓN. 3.5. DIFERENCIAS ENTRE EL PROCESO REPLICATIVO EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.
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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.REPLICACIÓNDELADN
3.2.ExperimentodeMeselson yStahl
- CultivaronE.Coli conNpesado(15N)àmoléculasconesenitrógenosonmásdensas.
- DespuéspasaronalgunasbacteriasamedioconNnormal(14N)durantemediahoraà tiempoparaquehayareplicación.ExtrajeronADNylocentrifugaron.
- Sisedejabadurantedosdivisiones:
- Sedescartahipótesisdispersivayconservativaà lareplicaciónessemiconservativa.
Bacteriascon14N
Bacteriascon15N
3.REPLICACIÓNDELADN
3.2.ExperimentodeMeselson yStahl
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
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