replicacion de adn, clase by PhD zamorano

1. Síntesis y replicación del ADN
Replicación de ADN “flujo de la información biológica” cada clase será 1
proceso.
Hoy veremos REPLICACION (luego transducción y transcripción)
Que es el proceso biológico, que es la biología, el concepto del profe
aparece la información en este teoría, hay muchas teorías, como la
panspermia, vida en el universo, dejan un vacio muy grande, es un
ordenamiento informativo, hay mucha diversidad de vida, diferentes
manifestaciones biológicas, arrecifes de corales, jungla, usan el mismo proceso
informático.
Hoy entenderemos como el proceso informativo hace posible la
vida, desde bacterias a ballena azul han utilizado el mismo lenguaje
(información), es universal, como funciona este sistema informativo,
la información tiene que residir en los seres vivos. , la información en
los seres vivos esta en los ADN, esa molécula es la que posee la
información biológica, lo que veremos es que gran parte de la
energía que se gasta espera mantener esa información, esta se
tiene que expresar de alguna forma y esa expresión es el fenotipo
biológico, el ser humano es una de las especias con mayor
diversidad fenotípica y luego le siguen los
perros en cuanto a su diversidad.
Había 4 razas originales de perros, y desde ahí
la diversidad aumento mucho,
Diferencias fenotípicas son cosas observables,
tienen información y esa expresión determina el fenotipo
más el ambiente. Lo que veremos es como se hace eso.
La información está en la molécula de ADN no
muy conocido, pero se sabía que heredaba, fue Gregor Mendel con el
experimento de las arvejas que determino las leyes de la herencia.
Luego en Drosofila (1910) se determino que la información genética
esta en los cromosomas, hechos de ADN y proteínas, y cuando se
analizo el ADN, cuando se infecta una herida se aislaron los leucocitos y
de ahí salió la nucleina, se analizo y era ADN. Extremadamente simple,
es un polímero, de nucleótido, base nitrogenada azúcar y fosfato.
Cuando se determino que la información estaba en los cromosomas
vieron que era extremadamente simple para poder tener la
información genética 1947, el ADN oficialmente aceptado como
portador de la información genética.
No se explicaba como la información tenía que ser replicada, 1953
cuando James Watson y Francis Crick trabajando con modelos de barras y
pelotas dilucidaron la estructura de ADN , dijeron que era bicatenaria,
anti-paralalelas y los fosfatos y azúcar para afuera y las bases hacia adentro.
TA CG lo más importante de la estructura del ADN , es que inmediatamente
explicaron como la molécula se puede copiar.
Ello no lo dicen en el paper pero como la
complementariedad de bases es estricta solo
hay que separar y llenar con nucleótidos
complementarios del molde (semiconservativa)

2. Lo que somos como especie esta en el ADN , tenemos 23 cromosomas
secuenciados (hace 10 años atrás), en el proyecto genoma humano, hubieron
grandes sorpresas cuando se secuencio, 35mil genes, la expresión de 35mil
proteínas define a una especie como nosotros para este planeta, sorpresa
porque nos consideramos especie compleja, poder cognitivo superior..etc.
Eso está contenido en los 35mil genes, numero extremadamente pequeño. Eso
es muy manejable del vista de punto informático., cuando se expresa la
diversidad es bastante alta.
Cuando se empezó analizar genoma, c coli, luego organismos más complejos
como el de la drosofila melanogaster, fue una de las primeros proyectos de
genomas, la aproximación “tiro de escopeta” se aislaba su ADN y se
secuenciaban trozos al azar de 1 o 2 mil nucleótidos. Guardándolos en bases
de datos de bases. Para diferenciarlos. “dna walk” el poder bioformatico
suficiente para secuenciar al azar, como el ADN tiene secuencias especificas
podre solapar trozos de ADN al azar y construir el genoma de la drosofila.
Sillicon vay en Ca, en un fin de semana hicieron la wea y de ahí sacaron el
genoma de la drosofila. En el domingo en la tarde lo tenían listo. El genoma de
la drosofila son 14mil genes. Cuando se secuencio el genoma humano paso lo
mismo.
Eso es para que veamos que en teoría somos casi el doble de complejos de
una mosca. Los mamíferos son muy similares, Las plantas tienen mucho mas
ADN y genes, las salamandras (tienen mucho ADN), no está la complejidad en
la cantidad, sino que como los mamíferos están más complejos, con corteza
cerebral que reconoce patrones asociando los patrones, inteligencia del
sistema nervioso central en la corteza, diferente por elementos de
trasnlocacion, nuestros genes están muy repetitivos, elementos saltatorios, uno
de esos saltos genero nuestra corteza cerebral. (evolución)
¿A donde va todo de la información genética?
James Watson fue el primer genoma que fue secuenciado de una sola
persona. Porque fue el primer director de genoma humano hecho por 2
grupos, uno privado y otro público, Clinton con Toni Blair hicieron leyes para
que no se patentara el genoma humano, se inicio un proyecto gubernamental
repartiéndose los cromosomas entre países ambos proyectos independientes
se obtuvo el mismo resultado, cuando se hizo eso se hizo tomar el dna de un
grupo de personas destruyendo sus identidades, es el genoma de un grupo de
personas con grupos consensos. 4 a 5 años atrás se secuencio el primer
genoma de solo 1 persona .10 12 millones de dólares, y los costos han bajado
mucho, se espera secuenciar no más de mil doralares, con el genoma de la
persona se puede saber que tipos de conducta se pueden tomar para evitar
enfermedades.
Cuando hablamos de información biológica tenemos que decir que es lineal.
Como información tendremos una secuencia de nucleótidos. Tenemos que
saber cómo leer y trabajar con la información genética manipulándola etc.
Cuando vemos la información genética, en el caso de watson 3.3 millones de
snps. Son lugares donde hay variaciones de 1 nucleótido, significando cambio
en la información, la información biológica sirve solo para 1 cosa, que es que
se expresa. Si no se expresa no sirve, que significa conceptualmente la
expresión? Expresan proteínas, cuando tengo la información que ha sido
cambiada en el caso de Watson con 3 millones de polimorfismos., significa que

3. puede o no estar en un sector que codifica. En nuestro caso de 3mil millones
de pares de bases solo el 2% se expresa en proteína, codificando para
proteína. No implicando que son genes, sino un tercio del genoma es
información de genes y los 2 tercios, son las zonas repetitivas en el cromosoma.
Si tenemos un cambio de un polimorfismo de un solo nucleótido afecta o no?
ADN basura, y eso cambia 10 mil cambios en los aminos de síntesis.
Nos dice algo bastante interesante. Nos dice que es un mutante.
Si nos secuenciamos entre nosotros sería que cambia solo a nivel de
polimorfismo nivel proteico pero siempre se expresa el 2% , se consideran
mutaciones, significa que el genoma tiene cierto grade de resilencia
(flexibilidad), eso es para que veamos que la cosa de la información es que la
mutación tiene que ser muy precisa para formar una patología.
Nos queda claro que la información biológica se utiliza para la gran variedad
fenotípica. Que se utiliza para sintetizar proteínas, nuestras diferencias
fenotípicas solo está en las diferencias de que expresamos, que nos da en gran
parte el proceso de vida en el planeta.
Lo otro importante es que cuando veo la información podemos traducir para
una proteína, la información es universal, gracias a las
tecnologías de ADN recombinante, medusa con
bioluminiscencia bajo ciertas condiciones PGLO en los
años 60 era una proteína verde fluorescencia,, esa
información fue tomada de la medusa se puso en
plásmido y se sintetiza en bacteria sintetizando esa
proteína. El plásmido tiene un mini gen para expresar el
gen en bacteria, se puede expresar en casi todas las
influencias,
Eso nos dice que la información biológica es realmente
universal, independiente si es bacteria o ballena. Eso nos dice algo importante
que la vida aparece en este planeta solo una vez. Hasta el momento toda la
vía usa esta información, desde organismo central (luca) se produjo la
diversidad biológica, eso nos lleva al dogma central de la biología molecular
Tenemos el ADN que ya lo conocemos que se auto-replica, eso lo
visualizaremos mas adelante, uno de los primeros procesos para expresar es la
transcripción (escribir de nuevo) escribiendo la información de otra manera,
con otra marca molecular que es realidad utilizar esa estructura con ácidos
ribonucleicos. Posteriormente se traduce a proteínas. Ocurriendo en ribosomas.
Con función biológica-

4. En los 80 David Baltimore, descubrió un virus con RNA , que durante su proceso
al incorporarse a la célula eucariota re-transcribía, que se llama retro
transcripción de RNA a ADN . Como el virus del sida.
Replicación del dna.
Está basada en la complementariedad de Watson y Crick. Significa entonces
que nuestra molécula de ADN, de adenina con timina citocina y guanina, es
que tenemos que entender la estructura y su topología.,
Sabemos que la hebra de ADN
mono-catenaria es un polímero
está compuesto de nucleótidos,
compuestos de base
nitrogenada fosfato y azúcar, y
el azúcar en esos nucleótidos es
una pentosa, si es una pentosa,
del carbono 1 al 5, para hacer
un nucleocido (con una desoxi)
pondremos nuestra base
nitrogenada en el uno, para que
sea nucleótido en el carbono 5
le ponemos un grupo fosfato.
Para construir una molécula de
dna, es enlazar un nucleótido
con otro por enlaces fosfo-
diester, lo que es importante
entonces es que tiene
direccionalidad asimétrica, significa que se enlaza CON 5`FOSFATO Y 3`fosfato-
Y en el extremo tiene direccionalidad 5`a 3`.
Para tener el ADN bicatenario hay que apartarlo con iguales características a
través de enlaces de hidrogeno en las bases nitrogenada. Es rica en ADN anti-
paralela, la hebra contraria es igual pero al revés.
Para poder copiar el ADN hay que separar las hebras, lo primero en
replicación es tener la hebra mono-catenaria para añadir nucleótidos .una de
esas hebras será un molde, lo que ocurrirá es que tendremos una base
nitrogenada, y lo que ocurrirá es que si es la molde la otra será la
complementaria se producirá el enlace fosfodiester de oh OH a P que se
enlace el grupo fosfato y se forma la molécula de pirofosfato, en ese proceso
se añade un nucleótido a nuestra cadena de ADN , lo que pasa es que el
proceso ser repite. Esta dada una pirofosfataza y es así como se produce la
replicación y añadidura de nucleótido. Se llama polimerización.

5. El proceso no se hace de forma espontanea, lo que ayudan ahí son las enzima
La recombinación es semi-conservativa , la hebra nueva con fidelidad
terminaremos con 2 hebras idénticas,. Y así tenemos información biológica de
los seres vivos.- no importa el numero de generaciones terminaremos con la
misma información genética del comienzo. La evolución genera cambios en
el ADN .porque el proceso no es perfecto. Lo que hace esto es la ADN
polimerasa, para añadir nucleído necesita un 3 pirohidroxilo. Entra otro
nucleótido se parea nuclecidico fosfodiesters y eso pasa en replicación.
Que tan rápido se lleva acaba el proceso, lo que le toma una bacteria de e
coli son 40 min ya se duplicaron. La e coli tiene solo cromosoma con solo 1 ori.
El genoma del e cori son 4.6x10*6 cuando se inicia la replicación de la e cori,
es un sitio particular donde se inicia la replicación, donde se separa el dna en
2 hebra- eso se denomina la burbuja de replicación.
Hay 2 horquillas de replicación es que se realiza a ambos extremos a medida
que ocurre el circulo se expande hasta que se copio todo terminando en el
extremo opuesto. Implica que lo que se ha copiado es que han copiado 2.3 p
de bases en 40 min. A una taza de mil nucleótidos por segundo.
Eucariontes tienen más pega, 3z10^9 nts. 100 a 10 mil replicones. Se hace en
paralelo. Epitelio cada 8 hrs polimerización ocurre a una tasa de 100
nucleótidos por segundo .lo importante es que independiente de la

6. replicación, la taza de errores es extremadamente baja. Más alta (tasa) más
degenerada. Como sistema biológico 1 error cada mil millones de pares de
bases.
El proceso de replicación en bacteria:
No varia mucho lo único que cambia son nombre y número de enzimas.
Ciclo de origen de replicación de replicación bacteriano estructura
conservada rica en timina y adenina tiene solo 2 puentes de hidrogeno.
Porque es el punto donde abrimos el ADN. Se hace más simple por el tema
interacción de bases. Puentes de hidrogeno.
Se unen con proteínas y produce una torsión del ADN que produce una
abertura y de ahí se ensambla la helicasa multimerica de 6 unidades que
desnatura el ADN gastando ATP.
Replicación es complejo con muchas enzimas.
El proceso se hace en ambas hebras anti paralela es que la polimerización es
de 5 a 3`, primasa ADN polimerasa sintetiza pequeños partidores dejando el
hidroxilo para que la ADN polimerasa polimerice ADN polimerasa polimeriza el
ADN. rnasa degrada ARN h , y final la ligasa que pega
Como a partir de una molécula de ADN se produce la replicación, viendo
como se copian ambas hebras, con la polimerización del ADN
Lo que tenemos que entender es que el proceso es con hebras antipalarelas ,
va siempre en 5`a 3.
La primera SSB , unen ADN mono catenario, después están las enzimas que son
capaces de desenredar el ADN que es la topoisomerasa, una de las enzimas
que juegan un rol importante son las primasa (RNA polimerasa) que sintetiza
partidores para que la ADN polimerasa polimelarise, ADNpoliemerasa
funciona con la abrazadera b que aumenta la procesividad del ADN
polimerasa, después al RNasa H y finalmente ADN ligasa que une el ADN
completamente ligado. Eso ocurre en el sitio específico que se llama Replicón.
Ahí se pone la helicasa que es hexámero con 6 unidades. Hay unas moléculas
de ATP helicasa es atpasa que hidrólisis de ATP abre la molécula de ADN.

7. Abrir el ADN y dejarlo mono catenario, hay que estabilizarlo osino se vuelve a
cerrar. Lo que ocurrirá es que las proteínas SSB se unen al monocatenario y lo
estabilizan y está listo para la replicación, lo que ocurre es que la molécula de
ADN esta enrollada sobre si misma entonces se utiliza topoisomerasa. Rompe el
enlace fosfodiester desenrollando la hebra de ADN. Gasta ATP.
Ahora está abierto estabilizado y relajado. Se puede sintetizar el ADN. Tiene
que tener un 3`hidroxilo, que se llama ADN primasa. Todas las polimerasas
independiente si son ADN o RNA son 5`a 3`.
Importante para diferenciar la hebra líder y la hebra retrasada.
Lo que ocurrirá es que ahora si la polimerasa toma el 3`hidroxilo y polimerizara.
Lo que ocurre con el otro 3`hidroxilo es la polimerización en sentido contrario.
Es un proceso continuo, helicasa sigue abriendo el ADN, para la que la
polimerasa siga sintetizando el ADN, en la hebra de sentido contrario, cada
vez que la helicasa abre, se tiene que sintetizar un partidor. (Diferencia de
hebra continua y discontinua)
Procesividad, capacidad de la enzima unida al ADN polimerasa. La enzima
por si sola se cae, necesita la abracadera B, que se ensambla al ADN y no se
suelta, reaccionando con el ADN polimerasa, polimerizando rápidamente.
Lo que se descubrió que en la hebra retrasada es constante, en procarionte
1000 pares de bases (fragmento de Okazaki) en eucariontes 250 millones de
bases. Estos fragmentos tienen que ser eliminados para que sea continua y ahí
interviene la RNAsaH , RNAsa H nucleasa (partidores de primasa) de RNA a
moléculas hibridas. Deja espacios que la polimerasa rellena.

8. Ligasa gastando ATP establece el enlace fosfodiester. Ambas hebras terminan
al mismo tiempo. Usa 3`hidroxilo para polimerizar.ADN polimerasa
exonucleasa.
Continuación de replicación
El concepto de la horquilla replicativa de procarionte, existen diferencias con
las eucariontes, en procariontes la helicasa está básicamente con la primasa,
definiéndose como replisoma. Básicamente las 2 polimerasas están juntas.
Complejos proteicos asociados a la horquilla de replicación se denominan
Holoenzimas, cuando ambas actividades enzimáticas actúan en conjunto.
Helicasa proteína con 6 unidades, se ensamblan en ADN, en 6 sitios. Es capaz
de desnaturar al ADN con gasto de ATP. A través de su hidrólisis y cambios
conformacionales abre el ADN en una tasa de mil pares de bases por segundo
a la misma velocidad del ADNpolimerasa.
Proteínas SSB forma complejos proteicos de ADN mono-caterios dejándolos
disponibles para la polimerización
Abracadera beta, proteínas muy conservadas y necesita un sistema de
ensamblaje para funcionar.
Complejo de la horquilla de replicación de procarionte.
Complejo de replicación de la eucarionte donde la helicasa es aparte y ADN
polimerasa alfa con la ligasa están en un complejo aparte, responsables de la
síntesis en la cadena retrasa. Quien está encargada de la polimerización de
eucariontes es la ADNpolimerasa. Fidelidad es muy alta, basada en diferentes

9. aspectos, la enzima favorece a los nucleótidos complementarios de la cadena
que polimeriza. Bajo esa característica la polimerasa tiene una fidelidad de un
error en 100 mil pares de bases. Además cuenta con una actividad correctora,
si se incorpora una base errona se produce un cambio conformacional en la
enzima y el nucleótido no se aparea con su complementario y la enzima
cambia entonces el ADN cambia en el sitio de polimerización al sitio de
edición, que es una actividad exonucleasa de las ADN polimerasas, 3`-5`
Significa que esas enzimas tienen la capacidad de romper enlaces
fosfodiester, 3`a 5`cuando se incorpora el nucleótido que no se incorpora pasa
al sitio de edición (cambiando su conformación) y se le remueve el nucleótido,
y una vez que se va cambia al sitio de polimerización y sigue polimerizando,
aumentando la fidelidad de replicación.
Otro factor que contribuye es que tenemos que entrar a los mecanismos de
reparación, que ocurre a pesare de tener los 2 mecanismos mencionados
anteriormente: actividad exonucleasa y de la polimerasa. Hay cada cierto
pares de bases hay un nucleótido para la incorporación y queda una
estructura en el ADN que no se copia y queda como un lomo de toro. Hay
enzimas que ve eso, la interrupción y ahí ocurrirá que hay enzimas que
degradan ese nucleótido no complementario a la base y quedara un espacio,
rellenándolo la ADNpolimerasa, quedando 3`hidroxilo con ligasa que pegaría
todo.
Cuando hablamos de la reparación del ADN, básicamente en la clase pasada
vimos la replicación del ADN bacteriano, si separamos el ADN bacteriano en
un extremo y lo copiamos será un ADN entrelazado, lo que tiene que ocurrir es
separar las 2 hebras, y ahí están las topoisomerasa, hay unas que se adhieren
al ADN rompiendo enlaces y luego vuelven a cerrar, logrando que se separen.
Procariontes 1 cromosoma por célula
Se han encontrado compuestos que inhiben la separación de los cromosomas
bacterianos actuando como antibióticos, inhibiendo a las bacterias.
(Inhibidores de topoisomerasa) interrumpiendo la replicación de cromosomas
en procariontes.
Con el cromosoma de eucariontes, es que son lineales. No se necesita
partidores. Telomerasa, secuencias repetitivas en los extremos de los
cromosomas capaces de mantenerlos y extenderlos, en el fondo es una retro
trasncriptasa, porque esa enzima es una ribonucleoproteina, dentro de la
estructura tiene RNA que usa como templado para extender los extremos de
los cromosomas. Se extiende y luego del partidor se copia esa hebra. La
mayoría de los canceres tienen que tener actividad Telomerasa, para
mantenerla en división. Se cree que es un blanco para combatir la neoplasia.
Lo interesante de la Telomerasa que es ADNpolimerasa usando templado su
molécula de RNA en su estructura (retrotranscripcion). Cuando se clono dolly
se dice que su origen fue célula de fibroblasto. Lo que se quería hacer era
retro programar, (tipo célula madre) que son importantes dentro del desarrollo
embrionario dan cualidad a los tejidos. La gran innovación era retro programar
el núcleo de la célula haciendo que produjera otro individuo. Se hizo a través
de varios procesos.
Antes de hacer la transferencia nuclear, que sacan el ovocito que por
manipulación mecánica se le saca el pronúcleo y luego a una célula en
cultivo tomamos uno de esos núcleos y se lo inyectamos al ovocito a nucleado
y después del golpe eléctrico funciona. Con bajas concentraciones de suero.

10. Para poder clonar la oveja dolly se usaran más de 260 embriones. Y se obtiene
el embrión que se le pone en una madre sustituta. (De cara negra) cuando se
hizo el experimento se decía que la dolly era genéticamente vieja, ósea tenia
telomeros más cortos, causo gran controversia, se pensó que habría
problemas, pero fue sacrificada. Porque estaba enferma.
El ADN que tratamos de replicar esta en un ambiente oxidativo, por ende
sufrirá transformaciones como la metilación etc. atentando al genoma. Por
ende tiene que haber mecanismos de reparación. Cuando perdemos una
base perdemos la información.
Aquí están las mutaciones, reacciones de depurinacion, se pierde información
provocando una delecion. Los mecanismos de reparación los veremos más
adelante.
El cuerpo tiene mecanismos que reparan esos diaños dímeros de timidina, por
mucho sol. Hay nucleasas que junto con la helicasa elimina ese segmento de
ADN entonces queda un espacio vacío rellenado por un ADNpolimerasa,
luego siendo ligado por una ligasa. Esos son los mecanismos de reparación.
Uracilglicosilasa, censa el ADN. Si hay ribosa sin base. Hay una endonucleasa
que rompe los enlaces fosfodiester, dejando un espacio y la polimerasa
rellenando. Luego una ligasa y así.
Porque son necesarios estos mecanismos?
Porque en el comienzo de nuestra que solo 1 mutación especifica puede
causar graves enfermedades, como la anemia falciforme, que genera
agregados de eritrocitos, con forma anormal. Que se acumulan en los
capilares. Este tipo de anemia es muy común en los afroamericanos. Es
enfermedad recesiva con ambos alelos afectados. La mutación es el cambio
en una base. El tetrámero de la hemoglobina, nos permite captar el oxigeno y
cambia formando fibras en el eritrocito y ese cambio estructural cambia toda
la estructura del eritrocito, produciendo una mutación.
Alteraciones en las estructuras producen mutaciones. Enfermedad
haptingtong o algo así, enfermedad que se vio en una villa en Venezuela, se
encontró una alta incidencia de esta enfermedad. Hantintina, que la función
no se sabe muy bien. Ocurre que lo que pasa es que tiene una pequeña
secuencia de aminoácidos que se repite varias veces en la proteína, una
glutamina. Lo que codifica para glutamina GCA , es bien interesante porque
esta repetición se aumenta. Se cree que cierta persona la ADNpolimerasa
empieza a tartamudear, entonces es una mutación. Produce una demencia a
los 40 años. La enfermedad es dominante. Se ve en el pedigrí de la familia.
Cambios en el receptor de crecimiento. Son mutaciones en un solo
aminoácido en un sitio clave. Acondroplastia.
Síndrome de Werner, donde se afecta la helicasa que produce
envejecimiento prematuro. De esa manera se termina la clase de replicación.