El documento describe los mecanismos de replicación del ADN en procariotas. Explica que el ADN es sintetizado por polimerasas siguiendo las reglas de complementariedad de Watson y Crick, y que la replicación en E. coli ocurre de forma bidireccional desde un origen de replicación y utiliza proteínas como la helicasa DnaB y la proteína de unión a ADN simple cadena. También resume los tres modelos de replicación circular en procariotas: modo θ en E. coli, lazo D en mitocondrias y cloroplastos, y

1. Blgo. Carlos A. Fernández M.
FernandezC4@gmail.com
Setiembre, 2007

2. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Requisitos del material genético
• Ubicarse en el núcleo
• Control de las enzimas
• Capacidad de autorreplicación

3. Blgo. Carlos A. Fernández M.
DNA RNA Proteína
Dogma central de la biología molecular
Transcripción
Traducción

4. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del DNA
• En su artículo de 1953 Watson y Crick
sugirieron que la replicación de la hélice
podría tener lugar por desenrrollamiento.
• Una cadena actuaría como molde
(Template) para la síntesis de la nueva
cadena.

5. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del DNA
Complementariedad

6. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Posibilidades de replicación
Replicación conservativa
Replicación dispersiva
Replicación semiconservativa

7. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El experimento de Meselson y Stahl

8. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Gradiente de
Cloruro de
Cesio (CsCl)
Principio de la Centrifugación en Equilibrio
Centrifugación
El experimento de Meselson y Stahl

9. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El experimento de Meselson y Stahl

10. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El experimento de Meselson y Stahl

11. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas
• Las polimerasas necesitan de un molde, La reacción
de polimerización se realiza siguiendo las reglas de
complementariedad establecidos por Watson y Crick.
• Es necesario un cebador (RNA, DNA o en casos
especiales una proteína), que proporcione un extremo
3’ OH-

12. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Las DNA polimerasas necesitan de un cebador
(iniciador, primer) para actuar

13. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Biosíntesis del DNA: Polimerización
• La reacción consta de un ataque nucleofílico del grupo 3’
hidroxilo del nucleótido en el extremo 3’ de la cadena en
crecimiento sobre el fósforo 5’ – trifosfato del
desoxinucleótido entrante, liberándose pirofosfato
inorgánico.

14. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Polimerización
(dNMP)n+ dNTP (dNMP)n+1
+ PPi

15. Blgo. Carlos A. Fernández M.

16. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Biosíntesis del DNA
La síntesis del DNA transcurre en dirección 5’ 3’
El extremo 3’ OH-
libre se convierte en el
punto de elongación de la cadena
La cadena se sintetiza de manera discontinua
mediante los Fragmentos de Okazaki.

17. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas
• Precisión de la replicación
En E. coli ocurre un error cada 109
o 1010
nucleótidos incorporados, esto es 1 nucleótido cada
1 000 000 000

18. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas
• Precisión de la replicación
La precisión en la incorporación de nucleótidos se
basa en:
• Direccionalidad de los enlaces puentes de
hidrógeno.
• Geometría del sitio activo de la Polimerasa

19. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Apareamientos correctos

20. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Apareamientos incorrectos

21. Blgo. Carlos A. Fernández M.

22. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas
• Actividad exonucleasa
•Cuando un nucleótido incorrecto es incorporado la DNA
polimerasa retrocede, corta el nucleótido (actividad 3’ 5’),
incorpora el nucleótido correcto y continúa su actividad.

23. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas

24. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Errores en la incorporación

25. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Errores en la incorporación

26. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Corrección de errores
Actividad exonucleasa

27. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Actividad exonucleasa
Corrección de errores

28. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Actividad exonucleásica

29. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas
• En E. coli existen alrededor de 5 DNA polimerasas.
• John Cairns aisló una cepa bacteriana con el gen de
la DNA polimerasa I alterado, el cual producía una
enzima inactiva. Increíblemente las bacterias eran
viables.

30. Blgo. Carlos A. Fernández M.
El DNA es sintetizado por polimerasas

31. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La DNA Polimerasa I de E. coli
•Posee actividad polimerasa 5‘- 3’
•Exonucleasa 3’ – 5’
•Exonucleasa 5‘- 3’ (Eliminación de primers)

32. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Exo 5-´3´
Fragmento Klenow Pol Exo 3-´5´
Pol Exo 3-´5´DNA pol I
La DNA Polimerasa I de E. coli

33. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La DNA Polimerasa I de E. coli
Fragmento Klenow

34. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La DNA Polimerasa III de E. coli

35. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La DNA Polimerasa III de E. coli

36. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La DNA Polimerasa III de E. coli

37. Blgo. Carlos A. Fernández M.

38. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
Etapas
Iniciación
Terminación
Elongación

39. Blgo. Carlos A. Fernández M.

40. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
• Sistema DNA replicasa ó REPLISOMA

41. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
OriC

42. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli

43. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
Alrededor de 20
moléculas de proteína
DnaA, cada una con un
ATP ligado se unen a una
de las 4 repeticiones de 9
pb

44. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Luego, las tres secuencias de 13
pb se desnaturalizan de manera
secuencial
Replicación en procariotas: E. coli

45. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
Hexámeros de proteína DnaB se
unen a cada hebra con ayuda de
la proteína DnaC
La actividad helicasa de la prot.
DnaB ayuda a desenrollar aún
más la hélice

46. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
Modo de actuar de la
helicasa

47. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli

48. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
SSB Single Stranded Binding protein
•Impide la renaturalización
•Brinda protección
•Inespecífica
•Cooperativa

49. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Single Stranded Binding protein

50. Blgo. Carlos A. Fernández M.
La replicación es bidireccional

51. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
La Dna Primasa (DnaG)
sintetiza el cebador
(primer)

52. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación en procariotas: E. coli
Dna Helicasa
(DnaB)
Dna primasa
(DnaG)
Primosoma+ =

53. Blgo. Carlos A. Fernández M.

54. Blgo. Carlos A. Fernández M.

55. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Mecanismo de acción de la
DNA ligasa

56. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Problemas
topológicos de
la replicación

57. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Acción de la DNA girasa

58. Blgo. Carlos A. Fernández M.

59. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Terminación de la replicación: E. coli
Proteínas
Tus

60. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Terminación de la replicación: E. coli

61. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Terminación de la replicación: E. coli

62. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Terminación de la replicación: E. coli

63. Blgo. Carlos A. Fernández M.

64. Blgo. Carlos A. Fernández M.
•Replicación circular (Modo θ) E. coli
•Lazo D (D-loop) Mitocondrias, cloroplastos
•Círculo rodante (Modo σ) Plásmidos, fagos
Modelos de Replicación en Procariotas:

65. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación circular (Modo θ)
Es el modelo propuesto para la replicación del cromosoma
circular de E. coli

66. Blgo. Carlos A. Fernández M.

67. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Autoradiografía
Intermediario tetha (θ)

68. Blgo. Carlos A. Fernández M.
•Replicación circular (Modo θ) E. coli
•Lazo D (D-loop) Mitocondrias, cloroplastos
•Círculo rodante (Modo σ) Plásmidos, fagos
Modelos de Replicación en Procariotas:

69. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)
•Es el modelo propuesto para la replicación del DNA de mitocondrias
y cloroplastos.
Se debe a que en estos DNAs circulares el origen de replicación
está en puntos distintos en cada cadena parental.

70. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

71. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

72. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

73. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

74. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

75. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

76. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Lazo D (D-loop)

77. Blgo. Carlos A. Fernández M.
•Replicación circular (Modo θ) E. coli
•Lazo D (D-loop) Mitocondrias, cloroplastos
•Círculo rodante (Modo σ) Plásmidos, fagos
Modelos de Replicación en Procariotas:

78. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Círculo rodante (Modo σ)
•Es el modelo propuesto para la replicación del DNA del plásmido
Hfr de E.coli durante la conjugación.
•Este método también es usado por fagos que llenan sus cubiertas
proteicas con DNA lineal que se replica a a partir de un DNA circular.

79. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Círculo rodante (Modo σ)

80. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Círculo rodante (Modo σ)
Para iniciar la replicación
no es necesaria la
presencia de primers

81. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Círculo rodante (Modo σ)
Luego una Nucleasa
separa las cadenas y una
Ligasa llena las mellas

82. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del fago filamentoso M13 (ADN1C )
Genoma (DNA 1c) del fago que ha
infectado la bacteria
Forma replicativa (DNA 2c)
Con las
enzimas del
hospedero

83. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del fago filamentoso M13 (ADN1C )
Genoma (ADN1C) del fago que ha
infectado la bacteria
Replicación
bidireccional
desde Ori

84. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del fago filamentoso M13 (ADN1C )
El Gen II corta la cadena
Replicación
por el círculo
rodante

85. Blgo. Carlos A. Fernández M.
Replicación del fago filamentoso M13 (ADN1C )
El Gen II completa y corta la
cadena
Replicación
por el círculo
rodante
Circularización de la cadena
(+) completa
Empaquetamiento

86. Blgo. Carlos A. Fernández M.

87. Blgo. Carlos A. Fernández M.

88. Blgo. Carlos A. Fernández M.

89. Blgo. Carlos A. Fernández M.
ENZIMA FUNCIÓN
ADN Pol α
Síntesis Hélice retardada. Síntesis del cebador: 10 bases de
ADN y 25 de ARN.
ADN Pol δ Síntesis de la Hélice conductora.
ADN Pol ε Polimerización de las Piezas de Okazaki.
ADN Pol β
Unión de los fragmentos de Okazaki ( de aproximadamente
250 pb).
ADN Pol γ Síntesis ADN mitocondrial.

90. Blgo. Carlos A. Fernández M.