Presentación organizada con fines didácticos por José Antonio Pascual Trillo (accesible en )

Transcripción

1 Presentación organizada con fines didácticos por José Antonio Pascual Trillo (accesible en )

2 Hipótesis conservativa Hipótesis semiconservativa Demostración: Experimentos de Meselson y Stahl (1958) Hipótesis dispersiva

3 LA REPLICACIÓN DEL ADN BACTERIANO SE AJUSTA AL MODELO SEMICONSERVATIVO: EXPERIMENTOS DE MESELSON Y STAHL (1958)

4 EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR: EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963) Cairns en 1963, llevó a cabo otro experimento en la bacteria E. coli que además de demostrar que la replicación del ADN se ajustaba al modelo semiconservativo, también demostraba que el ADN bacteriano (de E. coli) es circular. La Timidina con Tritio (H 3 ) da autorradiografias de puntos en emulsiones fotográficas

5 EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR: EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963) Cairns (1963) interpretó que el cromosoma de E. coli era circular y que se replicada de modo semiconservativo. También supuso que existía un punto de inicio de la replicación, un origen, y un punto de crecimiento (PC). Sin embargo, esta interpretación fue errónea, ya que en E. coli existe un solo punto de iniciación de la Replicación (Ori C) pero existen dos puntos de crecimiento (PC), ya que la replicación en E. coli es bidireccional.

6 REPLICACIÓN Tanto en procariotas como en eucariotas, la replicación es semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retardada (con lectura por fragmentos de Okazaki)

7 CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS ÚNICO PUNTO DE ORIGEN: REPLICÓN En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y, a partir de este único punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación. Al ser el cromosoma bacteriano una unidad de replicación se le denomina replicón.

8 CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN EUCARIONTES VARIOS PUNTOS DE ORIGEN: VARIOS REPLICONES O BURBUJAS DE REPLICACIÓN

9 Diferencias entre procariotas y eucariotas UNO O VARIOS REPLICONES O BURBUJAS DE REPLICACIÓN

10 Replicación en procariotas

11 Replicación en procariotas 1ª etapa: INICIACIÓN Desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en punto ORI-C (pto de inicio). Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma - Helicasas: desenrrollamiento y separación de hebras - Girasas y topoisomerasas: eliminan las tensiones de la torsión. - Proteínas estabilizadoras SSB: mantienen separadas las hebras

12 Replicación en procariotas Cadena retardada 5-3 La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (primasa). El cebador será eliminado posteriormente. Cadena molde 3-5 2ª etapa. ELONGACIÓN (1) síntesis de las nuevas hebras de ADN. - Actúa la ARN polimerasa dependiente de ADN (Primasa): sintetiza un fragmento de ARN (cebador o primer) -A continuación interviene la ADN polimerasa III que lee en sentido 3-5 y sintetiza las nuevas hebras en sentido 5-3. Por ello: La cadena 3-5 (cadena conductora o molde) es leída por la ADN polimerasa III sin problemas. La cadena 5-3 (cadena retardada) se lee en sentido inverso por pequeños fragmentos (de Okazaki) que más tarde se unen (por eso va más lenta)

13 Replicación en procariotas Cadena retardada La ADN ligasa une los fragmentos de ADN 2. La ADN polimerasa I eliminar el ARN cebador o primer 1. La ADN polimerasa III llega a contactar con el ARN cebador de otros fragmentos 2ª etapa. ELONGACIÓN (2) síntesis la cadena retardada de ADN (a partir de los fragmentos de Okazaki) Cadena molde 3-5 En la cadena retardada (5-3 ), al llegar la ADN Pol-III a contactar con un cebador de otro fragmento de Okazaki : Se debe eliminar el ARN cebador : lo hace la ADN Polimerasa I Se debe rellenar el hueco del cebador con ADN ( lo hace la ADN Pol-I y/o la ADN Pol-III?) Se deben unir los dos fragmentos de ADN: lo hace la ADN ligasa

14 Replicación en procariotas 3ª etapa: CORRECCIÓN DE ERRORES Se produce un sistema de revisión y corrección en el que intervienen varias enzimas : - ADN polimerasas en actividad endonucleasa y exonucleasa, que detectan y cortan los segmentos erróneos. - ADN polimerasas en actividad polimerasa, que rellenan correctamente los huecos con secuencias correctas - ADN ligasas que unen los extremos corregidos y el resto de la cadena.

15 Replicación en procariotas DESENRROLLAMIENTO SINTESIS DE CADENA EMPALME Y CORRECIÓN Helicasas Topoisomerasas / girasas Proteínas estabilizantes SSB ARN polimerasa: Primasa ADN polimerasa III y I ADN ligasa ADN polimerasas I, II y III ADN ligasas Endo y exonucleasas

16 Replicación en procariotas Enzimas de replicación (faltan ADN ligasas) Complejo enzimático u holoenzima de ADN pol III

17 Replicación en procariotas SSB ARN Polimerasa

18 Replicación en procariotas

19 Replicación en procariotas

20 Replicación en procariotas

21 REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias) Es similar a la de los procariontes en cuanto a semiconservativa y bidireccional. También existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos de Okazaki. Pero los fragmentos son más pequeños en eucariotas.

22 REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias) Los eucariontes, a diferencia de lo que sucede en bacterias, poseen muchos orígenes de replicación, y como consecuencia, muchos replicones (unidades de replicación).

23 REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias) Los ADN de eucariotas están unidos a histonas (nucleosomas). Por ello, la replicación se coordina con la síntesis de histonas La cadena ligada a la hebra conductora o molde es la que se queda con las histonas viejas. La ligada a la cadena retardada adquiere histonas nuevas

24 REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias) Las polimerasas de procariotas y eucariotas son diferentes : las de bacterias se numeran con números romanos, y las de eucariotas con letras griegas) En eucariotas la polimerización de cada cadena (molde y retardada) la realiza una enzima diferente: δ y α respectivamente (En procariotas ambas la realiza la misma polimerasa :III) Procariotas Eucariotas ENZIMA FUNCIÓN ENZIMA FUNCIÓN ADN Pol I Eliminación del ARN cebador o primer ADN Pol α Síntesis hebra retardada. Síntesis del cebador o primer ADN Pol II Reparaciones ADN Pol β Unión de los fragmentos de Okazaki ADN Pol III Síntesis del ADN en ambas cadenas ADN Pol γ Síntesis del ADN mitocondrial ADN Pol IV Reparaciones ADN Pol δ Síntesis de la hebra conductora ADN Pol V Reparaciones ADN Pol ε Polimerización de los fragmentos de Okazaki

25 REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias) La replicación de los extremos de las fibras cromosómicas (telómeros) no se puede lograr completamente en eucariotas Acortamiento de los extremos: Reloj biológico : envejecimiento celular Células con telomerasas activas (muchas divisiones) Las telomerasas (ribonucleoproteínas con actividad retrotranscriptasa) alargan las fibras de ADN con secuencias repetitivas