TEMA Nº 14: Replicación de DNA.
Características. Mecanismo y enzimas
involucradas. Inhibidores. Regulación.
Diferencias en...
Ácidos Nucleicos
 Formados por subunidades llamadas
nucleótidos; pueden ser un solo nucleótido
o una cadena larga de nucl...
Ácidos Nucleicos
Ácidos nucleicos de
cadena larga:
 Ácido desoxirribonucleico
(ADN): material genético
de todas las célul...
Función del ADN
 ¿Por qué es tan importante
que los cromosomas pasen
de la célula madre a las
células hijas?
 Los cromos...
 Una molécula de ADN se
compone de dos cadenas
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por puentes de
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Estructura del ADN
 Los nucleótidos están unidos por enlaces
entre el grupo fosfato de un nucleótido y el
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Doble hélice, formada
por cadenas orientadas
en direcciones opuestas
(antiparalelas).
La estructura se mantiene por
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REPLICACION
 Es el proceso
mediante el cual la
molécula de ADN
hace copias de sí
misma (y, por tanto
del cromosoma).
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Características de la Replicación
 Es semiconservativa
 Es ordenada, secuencial, uni y
bidireccional, las hebras van en ...
Modelos de replicación:
conservativo
semi-conservativo
disperso
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bidireccional ?
Direccionalidad
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Formas de replicación:
En general, es Bidireccional:
• genomas bacterianos
• cromosomas de células eucariotas
En algunos c...
Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
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Las polimerasas
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La Replicación
Enzimas:
Topoisomerasas
Helicasas
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ADN pol III
DNA ligasa
Etapas de la Replicación
1. Iniciación: Participan las
enzimas Helicasa que
abre la cadena y ATP,
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Modelo de acción de las helicasas
G. Waksman from S. Korolev et al., Cell (1997) 90:635-647.
Helicasas:
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Etapas de la Replicación
2. Elongación: participa la ADN polimerasa
III que replica el ADN, requiere de d-NTP.
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Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
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El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
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El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
3. Terminación: participan las ADN
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de Okasaki y coloca ADN (su función es
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DNA pol I: en la replicación, sustituye el ARN
(cebador) por ADN
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DNA ligasa: une los segmentos
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Etapas de la Replicación
Topoisomerasas de tipo I : cortan 1 sola hebra
La enzima se une covalentemente al extremo 5’
del corte formando un enlace ...
Topoisomerasas de tipo II: corte de las 2 hebras
ADN girasa, la mas importante en la replicación de
E. coli, adelante y at...
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Replicación del DNAReplicación del DNA
•Replicación: continua (cadena adelantada,
cebador sólo inicio) y discontinua (c...
Son eficaces drogas antibacterianas que
inhiben a las topoisomerasas
Ejemplos:
 El ácido nalidíxico- antibiótico utilizad...
Replicación : Procariontes
• Enzimas que sintetizan (replican) el DNA
• E. coli
• DNA polimerasa I (rellena huecos y
repar...
Replicación : Eucariontes
• Eucariotas
• 5 polimerasas
∀α y β principal en replicación
∀δ, ε y γ exonucleasas
• Corrección...
Comparación de las polimerasas de DNA
procariotas y eucariotas
E.
Coli
Mamífero Función
I α Llenado de huecos y síntesis d...
Genoma Mitocondrial
 El genoma mitocondrial consiste en una sola
molécula de ADN, cerrada y circular de dos hebras
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Herencia del DNA mitocondrial
•Participa : γ- Polimerasa
•Región hipervariable. Genoma de 16571 pares de
bases: Hebra pesa...
Características del genoma mitocondrial
 El mtDNA carece de intrones
 No cumple la universalidad del código genético ya ...
Muchas Gracias
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  1. 1. TEMA Nº 14: Replicación de DNA. Características. Mecanismo y enzimas involucradas. Inhibidores. Regulación. Diferencias entre procariontes y eucariontes Trujillo, 10 de Octubre de 2010 Universidad Nacional de Trujillo Facultad de Farmacia y Bioquímica- Dpto. Bioquímica Cátedra de Bioquímica y Análisis Clínicos Asignatura Bioquímica II Docente: Msc. Anabel González Siccha 1
  2. 2. Ácidos Nucleicos  Formados por subunidades llamadas nucleótidos; pueden ser un solo nucleótido o una cadena larga de nucleótidos.
  3. 3. Ácidos Nucleicos Ácidos nucleicos de cadena larga:  Ácido desoxirribonucleico (ADN): material genético de todas las células vivas.  Ácido ribonucleico (ARN): material genético de algunos virus; transfiere la información genética del ADN a las proteínas.
  4. 4. Función del ADN  ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la célula madre a las células hijas?  Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de ADN que son las unidades de la herencia.  Los genes controlan características como:  Color del pelo  Tipo de sangre  Color de la piel  Color de los ojos
  5. 5.  Una molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.  Las cadenas de nucleótidos forman una espiral alrededor de un centro común.  La forma espiral de la molécula es una doble hélice. Estructura del ADNEstructura del ADN
  6. 6. Estructura del ADN  Los nucleótidos están unidos por enlaces entre el grupo fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente nucleótido.  Se forma una larga cadena de nucleótidos enlazados del fosfato al azúcar.  Las bases nitrogenadas se extienden hacia dentro desde la cadena azúcar-fosfato. En el ADN hay 4 bases:  adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).
  7. 7. Doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). La estructura se mantiene por enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas
  8. 8. REPLICACION  Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (y, por tanto del cromosoma).  En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que son los bloques de construcción del nuevo ADN .
  9. 9. Características de la Replicación  Es semiconservativa  Es ordenada, secuencial, uni y bidireccional, las hebras van en dirección de 3’ a 5’ y la otra en dirección de 5’ a 3’,  Son antiparalelas  Requiere de un molde y un cebador  Es discontinua, una hebra se sintetiza en fragmentos de ARN y ADN (F.O.)  Utiliza sustratos activados dNTPs  Es el proceso enzimático más exacto que se conoce. 10
  10. 10. Modelos de replicación: conservativo semi-conservativo disperso
  11. 11. ¿ unidireccional / bidireccional ? Direccionalidad de la replicación:
  12. 12. Formas de replicación: En general, es Bidireccional: • genomas bacterianos • cromosomas de células eucariotas En algunos casos es Unidireccional, ej: • en el ADN mitocondrial • en algunos virus
  13. 13. Tema 6: Estructura y replicación del material genético 14 Las polimerasas conocidas añaden nucleótidos solamente en la dirección 5’ → 3’ 5’3’
  14. 14. 15 La Replicación Enzimas: Topoisomerasas Helicasas SSB Primasa ADN pol I ADN pol III DNA ligasa
  15. 15. Etapas de la Replicación 1. Iniciación: Participan las enzimas Helicasa que abre la cadena y ATP, requiere de unas proteínas de unión simple que protegen a las cadenas de ADN separadas, y se forma un promotor replicativo móvil. Se adiciona un segmento corto de RNA (10-200 nt de largo) por acción de la RNA polimerasa. 16
  16. 16. Modelo de acción de las helicasas G. Waksman from S. Korolev et al., Cell (1997) 90:635-647. Helicasas: catalizan el desenrollamiento de la doble hélice, rompen los puentes de hidrógeno
  17. 17. Etapas de la Replicación 2. Elongación: participa la ADN polimerasa III que replica el ADN, requiere de d-NTP. Se forman enlaces entre los fosfatos y los azúcares de los nucleótidos que se han apareado con las cadenas de ADN. El resultado es que se forman dos copias idénticas de la molécula original de ADN. 18
  18. 18. Tema 6: Estructura y replicación del material genético 19 El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
  19. 19. Tema 6: Estructura y replicación del material genético 20 El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
  20. 20. 3. Terminación: participan las ADN polimerasa I que saca los fragmentos de Okasaki y coloca ADN (su función es reparar y replicar), requiere de NAD y la ADN ligasa que une los segmentos contiguos de ADN. Las dos nuevas moléculas de ADN se enroscan y de nuevo toman la forma de una doble hélice. Etapas de la Replicación
  21. 21. DNA pol I: en la replicación, sustituye el ARN (cebador) por ADN ADNARN dTTP PPi H20 UMP T A U T A A
  22. 22. DNA ligasa: une los segmentos contiguos de DNA en la reacción
  23. 23. 24 Etapas de la Replicación
  24. 24. Topoisomerasas de tipo I : cortan 1 sola hebra La enzima se une covalentemente al extremo 5’ del corte formando un enlace fosfodiester con el OH- de la Tyr en el sitio activo.
  25. 25. Topoisomerasas de tipo II: corte de las 2 hebras ADN girasa, la mas importante en la replicación de E. coli, adelante y atrás de la horquilla. Es un tetrámero.
  26. 26. 27 Replicación del DNAReplicación 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)
  27. 27. Son eficaces drogas antibacterianas que inhiben a las topoisomerasas Ejemplos:  El ácido nalidíxico- antibiótico utilizado en infecciones de las vias urinarias. Se une a la subunidad A de la girasa  Novobiocina : se une a la subunidad B Inhibidores de la Replicación
  28. 28. Replicación : Procariontes • 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 29
  29. 29. Replicación : Eucariontes • 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 30
  30. 30. Comparación de las polimerasas de DNA procariotas y eucariotas E. Coli Mamífero Función I α Llenado de huecos y síntesis de la cadena retardada II ε Corrección de lectura y reparación de DNA β Reparación de DNA γ Síntesis de DNA mitocondrial III δ Síntesis procesiva de la cadena lider
  31. 31. Genoma Mitocondrial  El genoma mitocondrial consiste en una sola molécula de ADN, cerrada y circular de dos hebras enrolladas entre sí.  El número de copias en cada mitocondria es numeroso y por ello en cada célula hay varios miles de ADN mitocondrial.  Los genes del ADN mitocondrial se distribuyen entre sus dos cadenas. Cuenta con un total de 37 genes de los que la mayor parte han de usarse para la maquinaria de síntesis de proteínas. 32
  32. 32. Herencia del DNA mitocondrial •Participa : γ- Polimerasa •Región hipervariable. Genoma de 16571 pares de bases: Hebra pesada (H), Hebra liviana (L).
  33. 33. Características del genoma mitocondrial  El mtDNA carece de intrones  No cumple la universalidad del código genético ya que el codón UGA codifica para el triptófano y el AUA para la metionina.  Los codones AGA y AGG son codones de terminación y no existe tRNA para ellos. (Rubio, 1995)  Vulnerabilidad, Variabilidad y Gran posibilidad de mutación  Herencia materna  Daño acumulativo con envejecimiento y Enf. Degenerativas  No existen sistemas de reparación 34
  34. 34. Muchas Gracias 35

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