Replicación. Realizado por Facundo Fernandez Mendez y Fernando Guilland

Transcripción

1 Replicación

2 LA REPLICACIÓN DEL DNA El primer proceso necesario para la transmisión de la información genética es su duplicación, es decir, la realización de una copia que pueda ser transportada por los gametos hasta la fecundación y luego pueda ser utilizada por el nuevo individuo. La REPLICACIÓN es el proceso por el cual el DNA se copia para poder ser transmitido a nuevos individuos. Con el modelo de la doble hélice de Watson y Crick se desarrolló la idea de que las hebras originales debían servir de patrón para hacer la copia, aunque en principio había tres posibles modelos de replicación: Modelo conservativo: Proponía que tras la replicación se mantenía la molécula original de DNA intacta, obteniéndose una molécula idéntica de DNA completamente nueva, es decir, con las dos hebras nuevas. Modelo semiconservativo: Se obtienen dos moléculas de DNA hijas, formadas ambas por una hebra original y una hebra nueva. Modelo dispersivo: El resultado final son dos moléculas nuevas formadas por hebras en las que se mezclan fragmentos originales con fragmentos nuevos. Todo ello mezclado al azar, es decir, no se conservan hebras originales ni se fabrican hebras nuevas, sino que aparecen ambas mezcladas

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4 Posibles modelos de replicación

5 Replicación del DNA Semiconservativa: una cadena sirve de molde para una nueva cadena El experimento de M. Meselson y F. Stahl (1958) demuestra que la replicación es semiconservativa Mathew Meselson Frank Stahl

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7 Elementos que intervienen Para que se lleve a cabo la replicación del DNA en las células se requieren los siguientes elementos: DNA original que servirá de molde para ser copiado. Topoisomerasas, helicasas: enzimas responsables de separar las hebras de la doble hélice. DNA-polimerasa III: responsable de la síntesis del DNA. RNA-polimerasa: fabrica los cebadores, pequeños fragmentos de RNA que sirven para iniciar la síntesis de DNA. DNA-ligasa: une fragmentos de DNA. Desoxirribonucleótidos trifosfato, que se utilizan como fuente de nucleótidos y además aportan energía. Ribonucleótidos trifosfato para la fabricación de los cebadores.

8 Replicación del DNA Enzimas que sintetizan (replican) el DNA E. coli DNA polimerasa I (rellena huecos y repara) DNA polimerasa II y III (función principal en la síntesis) Añade bases en ambas cadenas en la dirección 5 3 Requiere un 3 OH final Eucariotas 5 polimerasas α y β principal en replicación δ, ε y γ exonucleasas Corrección de pruebas: actividad 3 5 exonucleotídica. Sustituye bases mal emparejadas (10-5 ) por correctas (10-7 ); mecanismos de reparación adicionales la reducen hasta 10-10

9 Mecanismo Aunque existen pequeñas variaciones entre procariotas y eucariotas, el mecanismo básico es bastante similar: El DNA se desenrolla y se separan las dos hebras de la doble hélice, deshaciéndose los puentes de hidrógeno entre bases complementarias, por la acción de helicasas y topopisomerasas. En el DNA eucariota se producen muchos desenrollamientos a lo largo de la molécula, formándose zonas de DNA abierto. Estas zonas reciben el nombre de HORQUILLAS O BURBUJAS DE REPLICACIÓN, que es donde comenzará la síntesis. La Primasa fabrica pequeños fragmentos de RNA complementarios del DNA original. Son los llamados "primers" o cebadores de unos 10 nucleótidos, a los cuáles se añadirán desoxirribonucleótidos, ya que la DNA-polimerasa sólo puede añadir nucléotidos a un extremo 3 libre, no puede empezar una síntesis por sí misma. La DNA-polimerasa III añade los desoxirribonucleótidos al extremo 3' (sentido 5'-3'), tomando como molde la cadena de DNA preexistente, alargándose la hebra. En las horquillas de replicación siempre hay una hebra que se sintetiza de forma continua en el mismo sentido en que se abre la horquilla de replicación, la llamada HEBRA CONDUCTORA, y la otra que se sintetiza en varios fragmentos, los denominados FRAGMENTOS DE OKAZAKI y que se conoce como HEBRA SEGUIDORA o RETARDADA, ya que se sintetiza en sentido contrario al de apertura de la horquilla. (siguientes diapositivas imágenes)

10 Horquilla de replicación

11 Horquilla de replicación

12 Replicación del DNA Replicación: continua (cadena adelantada, cebador sólo inicio) y discontinua (cadena retrasada) Discontinua Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido por enzima primasa o RNA pol que provee 3 OH. Fragmento de Okazaki por DNA pol III (1500 bp en procariotas y 150 en eucariotas) Pol I elimina cebador 3 -> 5 y llena huecos (gap) Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster)

13 Replicación del DNA El replisoma: complejo enzimático de la replicación que coordina la síntesis de las dos cadenas, maquinaria molecular Dímero de la DNA pol III (núcleos catalíticos) Primosoma: formado por dos enzimas Primasa Helicasa (desenrolla el DNA) Proteína de unión a cadena sencilla, ssb (Unión Y, estabiliza el DNA de cadena sencilla) Topoisomerasas tipo I (rotura una cadena) y II (rotura de dos cadenas) junto a DNA ligasa -> Relajación del superenrollamiento

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15 2. REPLICACIÓN ADN FASES REPLICACIÓN PROCARIOTAS 1) INICIACIÓN 2) ELONGACIÓN 3) TERMINACIÓN

16 REPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIOTAS 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.

17 REPLICACIÓN ADN EN PROCARIOTAS 1) INICIACIÓN - Reconocimiento del sitio de inicio de la replicación. - Separación de las cadenas parentales de ADN - Estabilización parcial de esas cadenas como cadenas sencillas de ADN (Proteínas SSB). - Se forma el Complejo de iniciación : Comienza la síntesis del ARN cebador tanto en la cadena retardada como en la cadena conductora

18 REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA DEL ADN La replicación del ADN en procariotas es bidireccional, ya que a partir del punto de origen progresa en dos direcciones opuestas, existiendo dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación. Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación, una de las hélices se sintetiza de forma continua, la hélice conductora (también llamada hélice líder), mientras que la otra hélice se sintetiza de manera discontinua, hélice retardada (también llamada hélice retrasada), a base de fragmentos cortos o fragmentos de OKAZAKI. Como una hélice se sintetiza de forma continua y la otra lo hace de forma discontinua, se dice que la replicación es semidiscontinua

19 REPLICACIÓN ADN 2) ELONGACIÓN - La ADN Polimerasa III actúa en ambas cadenas. - Se forman la cadena contínua y fragmentos de Okazaki discontínuos.

20 2. REPLICACIÓN ADN

21 REPLICACIÓN DEL ADN

22 REPLICACIÓN ADN 3) TERMINACIÓN - La ADN Polimerasa I degrada los cebadores y los reemplaza por ADN complementario. - La ADN ligasa une todos los fragmentos de ADN de Okazaki.

23 REPLICACIÓN DEL ADN

24 Replicación del ADN en Eucariotas Muy similar a lo que ocurre en procariotas. Las histonas antiguas se fusionan con la hebra conductora Gran número de replicones u horquillas. (ORC) Más lento (10 veces) por la existencia de histonas. Fragmentos de Okazaki más pequeños. Ocurre durante la interfase en el periodo o fase S del ciclo celular. Ocurre siempre en el interior del núcleo.

25 Qué son los telómeros? Están localizados en los extremos de los cromosomas Sin los telómeros, los cromosomas son inestables y pueden combinarse con otros cromosomas para formar cr. dicéntricos o anillos Protegen al cromosoma de la degradación Permiten la replicación completa de cada cromosoma Posicionan a los cromosomas dentro del núcleo Sus secuencias tienen estructura y función propias Tienen unas 6-10 kilobases, y consisten de unas repeticiones de una secuencia rica en G, en los vertebrados es TTAGGG

26 Acortamiento de los telómeros En las células somáticas, con cada división se acortan los telómeros El mecanismo de replicación de la hebra retardada del ADN incluye el uso de iniciadores de ARN en el sentido 5-3, los cuales deben ser eliminados después Cuando el último iniciador es eliminado de la hebra retardada, no puede ser reparado porque no existe más molécula, lo que produce un acortamiento de bases de la hebra en cada replicación Va quedando un segmento de hebra que cuelga en la punta 3 de la molécula

27 FINALIZANDO LA REPLICACIÓN

28 Telomerasa Ribonucleoproteína específica de los telómeros Tiene actividad transcriptasa reversa Añade unidades sencillas de la repetición a los extremos de los telómeros previniendo el acortamiento de los cromosomas Contiene un molde de ARN que sirve para sintetizar el ADN (TR), y la subunidad catalítica que actúa como transcriptasa reversa (TERT) Las mayoría de las células somáticas normales del ser humano son TELOMERASA-NEGATIVAS

29 Telomerasa Se ha detectado actividad telomerasa en: 1. Células hematopoyéticas: estimulación de los linfocitos T con algún mitógeno eleva los niveles de telomerasa veces. 2. Queratinocitos basales 3. Células epiteliales del endometrio, mamas, esófago, próstata y páncreas. La actividad telomerasa es mayor en mujeres con ciclo menstrual activo y es casi nula en la menopausia El epitelio lobular de las mamas tiene más actividad telomerasa durante el embarazo La actividad telomerasa baja cuando las células se especializan y dejan de dividirse.

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