Genetica

1. GENETICA
REPLICACIÓN DEL ADN

2. Dogma Central de la Biología Molecular
El DNA se replica a sí mismo y
expresa la información que posee.
 La transcripción es el primer paso de
la expresión de la información genética,
posteriormente el código contenido en
el RNAm se traduce en proteínas.
Ahora se sabe que la enzima
transcriptasa reversa, el capaz de
sintetizar DNA a partir de un
templete de RNA (la inversa de la
transcripción)

3. DNA
 La síntesis de DNA es un proceso complejo,
fundamental para el funcionamiento y el
mantenimiento de la salud de la célula, en
donde docenas de proteínas, enzimas y
estructuras de DNA participan en el copiado
del ADN.
Cuando aparece un solo componente
defectuoso (DNA polimerasa n) puede alterar
todo el proceso y producir patologías graves.

4. Replicación semiconservativa del
DNA
• Cuando se separan las 2 cadenas de la doble hélice cada una sirve
de templado para la
replicación de una cadena nueva
complementaria.
• Se le llama replicación semiconservativa porque cada una de las
cadenas parentales, permanecen intactas en una de las dos nuevas
cadenas de DNA.

5. La replicación es semiconservativa:
Experimento de Meselson y Stahal (1958)
 Marcaron el DNA
parental con 15N,
(pesado), creciendo
coli en 15NH4Cl.
E
 Transfirieron las bacterias
a un medio con 14N, y
monitorearon la densidad
del DNA durante varias
generaciones mediante
ultracentrifugación.

6. Experimento de Meselson y Stahal
 Después de un ciclo de replicación todo el DNA tenía una densidad
intermedia entre la del DNA totalmente marcado con N15 y el DNA sin
marcar (N14).
 En el segundo ciclo de replicación generación, la mitad de las moléculas de
DNA estaban sin marcar y la otra mitad eran híbridas.
 En las siguientes generaciones la cantidad de DNA sin marcar aumentó.

7. Modos de replicacion
 Las replicaciones semiconservativa puede
desarrollarse de varias maneras diferentes
que difieren de la naturaleza del molde de
DNA, si es lineal o circular.
 Replicones: son unidades de replicación que
contiene cada uno un origen de replicación.
 los cromosomas bacterianos tienen un solo
origen de replicacion, por otro lado los
cromosomas eucariontes contienen varios de
ellos.

8. Replicación theta
 Forma frecuente de replicacion en el DNA
circular
 La cadena doble de DNA se empieza a
desenvolver en el origen de replicación
formando cadenas simples de nucleótidos
sirviendo como moldes donde se puede
sintetizar DNA nuevo.
 Este desenvolvimiento crea una doble helice
la cual produce un bucle burbuja de
replicación.

9.  Este procedimiento se puede presentar en uno o
varios extremos de la burbuja, se agrande de manera
progresiva.
 Horquilla de replicación, es el punto de
desenvolvimiento en donde dos cadenas de
nucleótidos se separan de la doble hélice de DNA.
 Si hay dos de estas horquillas, una en cada extremo,
proceden hacia afuera en ambas direcciones –
replicación bidireccional, la cual consiste en
desenvolverse y replicarse simultáneamente del
DNA continuando hasta que las dos horquillas se
encuentran.

11. Replicación por círculos
rodantes
 Se desarrolla en algunos virus y en el factor F
de E. coli.
 Esta forma de replicación empieza con un
corte en una de las cadenas de nucleótidos
que producen un grupo 3´-OH y un grupo 5fosfato.
 Se agregan nucleótidos nuevos al extremo
3`, el extremo 5`de la cadena se desplaza del
molde.

12. Replicación por círculos
rodantes

13. REPLICACIÓN
EUCARIONTE
LINEAL

14. Requisitos para la replicación
1.
Molde compuesto por DNA de cadena simple.
2.
Materia prima (sustratos) que se ensamblaran para
formar una cadena de nucleótidos nueva.
3.
Enzimas y otras proteínas que lean el molde y ensamblen
los sustratos para formar una molécula de DNA

15. Requisitos para la replicación

16. Dirección de la Replicación

17. Replicación
discontinua o
cadena retrasada

18. La replicación del DNA
requiere de un gran numero
de enzimas y proteínas
 4 frases:
 Inicio (proteína de iniciación, se une al origen y
separa las cadenas de DNA para iniciar la
replicacion)
 Desenrollamiento
 Elongación
 Terminación

19. Replicación del
DNA bacteriano
•DNA helicasa:
rompe
las uniones hidrogeno entre
las bases de dos cadenas de
nucleótidos de una molécula
de DNA.
•Se unen al molde de una
cadena retrasada en cada
horquilla de la replicación y
se mueven en dirección de
5’ – 3’

20. DNA girasa
•Topoisomerasa
•Esencial para el desenrollamiento y superenrollamiento del DNA
•Reduce las tensiones de torsión (torque) por medio del corte de la cadena doble
en un segmento de la hélice del DNA

21. Enzima primasa
•Sintetiza extensiones cortas de nucleótidos o cebadores (permite inicio de replicación)
•Es una RNA polimerasa
•No requiere de un grupo 3’-OH preexistente
•Forma un complejo con la helicasa en la horquilla de replicación
•Se mueve a lo largo del molde de la cadena retrasada

22. Elongación
 Después del desenrollamiento del DNA y del agregado
del cebador las DNA polimerasas alargan la cadena de
polinucleótidos por medio de la catalización de la
polimerización del DNA
 Las mejor estudiadas son las E. coli 5 polimerasa
 Dos de ellas DNA polimerasa I y DNA polimerasa II,
participan en la síntesis del DNA durante la replicación
 Las otras 3 función de reparación de DNA

23. Características de las DNA
polimerasa de E. coli
DNA polimerasa
Función
I
Elimina y reemplaza a los cebadores
II
Repara el DNA; reinicia la replicación después de que el
DNA dañado detiene la síntesis
III
Elonga el DNA
IV
Repara el DNA
V
Repara el DNA, sintetiza DNA con lesiones interpuestas

24.  A pesar de las diferencias, todas las dNA plimerasas de E.
coli
1.
Sintetizan cualquier secuencia especificada por la cadena molde
2.
Sintetizan en dirección 5’-3’ a través del agregado de nucleótidos a
un grupo 3’-OH
3.
Usan dNTP para sintetizar ADN nuevo
4.
Necesitan un cebador para iniciar la síntesis
5.
Catalizan la formación de una unión fosfodiester por medio de la
union del grupo 5-fosfato del nucleótido entrante con el grupo 3OH del nucleótido preexistente en la cadena proliferativa
6.
Producen cadenas nuevas que son complementarias
antiparalelas con respecto a las cadena molde
7.
Se asocian con varias proteínas
y

25. DNA ligasa
 Después de que
los
cebadores
son eliminados y
reemplazados, la
DNA ligasa sella
la muesca en la
unión
azúcarfosfato

26. Horquilla de replicación
 5 componentes básicos:
1.
Helicasa para desenrollar DNA
2.
Proteínas de unión a la cadena simple para mantener separadas las
cadenas de nucleótidos una longitud suficiente que permita la
replicación
3.
Topoisomerasa girasa para eliminar la tensión proximal a la
horquilla de replicación
4.
Primasa para sintetizar cebadores con un grupo 3’-OH en el
comienzo de cada fragmento de DNA
5.
DNA polimerasa para sintetizar las cadenas de nucleótidos líder y
retrasada

28. Terminación
 En algunas moléculas de DNA la replicación finaliza
cuando se encuentran dos horquillas de replicación
 En otros casos hay secuencias de terminación especificas
 Proteína Tus en E. coli bloquea el movimiento de la
helicasa y, de esta manera, obstruye la horquilla de
replicación e impide el DNA

29. Fidelidad de la replicación
 La tasa de erro es menor a uno cada mil millones de
nucleótidos
 La DNA polimerasa solo comete errores en una tasa de
uno cada 100.000 nucleótidos
 La mayoría de los errores se producen en la selección de
nucleótidos
 Corrección (proofreading): se lleva acabo por medio de
la actividad exonucleasa de 3’ – 5’ De la DNA polimerasa
que elimina al nucleótido apareado en forma incorrecta

30. Reparación de errores y
apareamiento
 Se lleva acabo por medio de enzimas encargadas
de eliminar nucleótidos apareados en forma
incorrecta para reconocer la deformidad y usan
la cadena original como molde para remplazar el
nucleótido erróneo

31. La síntesis de DNA y el
ciclo celular