1. Replicación del DNA

2. Replicacion del DNA
Es un proceso complejo, mediante el cual a partir de una molecula de DNA
progenitora o parental se sintetiza una nueva, originandose dos moleculas de
DNA hijas, de secuencia identica a la del DNA original

3. Relación :
Estado Replicación Progresión del ciclo
• Inicia Replicación DNA Célula inicia división celular
• Cuando inicia debe No hay división celular hasta
terminar que se complete la replicación
• El final de la replicación Posible señal División
La replicacion de los cromosomas eucarioticos
ocurre una vez por ciclo celular

4. Caracteristicas principales del proceso:
Caracter semiconservador
Realizacion simultanea (en ambas hebras)
De forma secuencial
Con caracter bidireccional
Origen monofocal (procariotas) o multifocal (eucariotas)
La replicacion se produce de forma coordinada
con la la division celular, en fase “S”, previas a la
mitosis y Meiosis I.

5.  Es el mecanismo por el cual se copia la información
codificada en una molécula de ADN
AT
AT
TA
GC
TA
CG
AT
CG
A
A
T
G
T
C
A
C
T
T
A
C
A
G
T
G
AT
AT
TA
GC
TA
CG
AT
CG
AT
AT
TA
GC
TA
CG
AT
CG
Mol original Separación Mol. Nuevas (vieja-nueva)

6. Replicación del DNA
Mecanismos de Replicación:

7. Replicación del DNA
Experimento de Meselson y Stahl

8. Replicación del DNA
Experimento de Meselson y Stahl

9. CARACTERÍSTICAS REPLICACIÓN:
b) Síntesis simultánea
en ambas hebras
Síntesis no comienza al azar:
• “Orígenes de replicación”
• c/u apertura local de la doble hélice
• Comienza síntesis simultánea de 2 nuevas hebras
• Simultáneo ≠ contínuo
c) Secuencial 2 hebras nuevas se van alargando progresivamente
Adición secuencial de Nucleótidos
d) Bidireccional Separación 2 hebras progenitoras (comienza en cada origen)
Progresa en ambas direcciones

11. P
P
P
P
P
PPPP
P
OH
PP
PPP
PPP
OH
PP + H2O
P
P
P
P
PPP
P
OH
PP
PPP
PPP
P
OH
PPP
5’ 3’

12. 1. Desenrollar la doble
hélice y Liberar la
tensión de torsión
2. Separar las dos hebras
3. Mantener la hebras
desenrolladas
4. Sintetizar las nuevas
cadenas
1. Topoisomerasas
2. Helicasas
3. RPA-Replication
Protein A
4. Primasas y
Polimerasas

13.  Tipo I – nick o muesca en una cadena
 Tipo II – ruptura de doble banda
La misma enzima une los extremos rotos de ADN (ligación)

14. Macrofotografía electrónica del ADN viral de SV40

15.  De acuerdo al análisis de secuencias las
DNA polimerasas se clasifican en 7 Familias
(Hogg et al 2005) :
◦ A, B, C, D, X, Y, RT
◦ Tres subdominios:
 Fingers: interactúa con la hebra molde
 Palm: Sitio de catálisis y de unión con metales
 Thumb: contacto con dsADN

16. Tipos de DNA polimersas

17.  Se añade un nucleótido a la
vez en la parte 3’-0H de la
cadena
 El sentido de la nueva
cadena es 5’-3’
◦ Alta fidelidad: ~ 10-8/ 10-10 .
◦ Tipo de polimerasa y
secuencia

18. Tipos de Cebadores
 RNA
◦ retrovirus
 ADN
◦ parvovirus
 Proteína-nucleótidos
◦ Adenovirus
Primasa: Sintetiza fragmentos cortos de 40-400 nt de RNA

20. La DNA polimerasa también
tiene corrección de prueba

21. La DNA polimerasas se
encuentran en todos los
organismos

22. Characteristic Polymerase I Polymerase II Polymerase III
gene polA polB polC
MW 103,000 90,000 130,000
Number/cell 400 100 10
5’-3’ elogation yes yes yes
3‘-5’ exonuclease yes yes yes*
5‘-3’ exonuclease yes no no
biological function
DNA repair, RNA
primer excision
SOS DNA repair
(?)
replicative chain
growth
*3' exonuclease function carried out by the DnaQ protein,
a subunit of the core enzyme
E. Coli tiene tres DNA
polimerasas

25. Polymerase Location
Size of
Catalytic
Subunit
Enzimatic
Activity
3’-5’
exonuclease
Biological
Function
Alpha (I) nucleus
160-185
kD
NO
lagging strand
replication
beta nucleus 40 kD No DNA repair
gamma mitochondrion 125 kD Yes
mitochondrial
DNA replication
Delta (III) nucleus 125 kD Yes
leading strand
replication
epsilon (II) nucleus
210-230 or
125-140 kD
Yes
replication (?)
Eucariotes tiene cinco DNA
polimerasas
Todas tienen actividad 5’-3’ de elongación

27. Otras Enzimas
• Helicasas
Separan las
hebras de
ADN
– Proteina SSB

28. DNA Helicasa: Proteínas hexaméricas en
forma de anillo, que catalizan la separación de
las dos cadenas de DNA.
Se mueve a lo largo del DNA en una dirección
fija (POLARIDAD). Requiere la energía
suministrada por la hidrólisis del ATP.

29. Proteínas SSBs
- Estabilizan las cadenas separadas.
- Interacciones electrostáticas con la columna de fosfato.
- Interacciones de apilamiento con las bases del DNA.
- Presentan unión cooperativa.

30. • Ligasas
Unen dos
fragmentos
de ADN

31. Ligasas

32. Enzimas de replicacion
Proteina SSB = single
strand binding protein
DNA girasa
Primasa

33. El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria

34.  1963 François Jacobs, Sydney Brenner y Jacques Cuzin
→ Modelo que explica proceso de replicación en bacterias:
Origen de replicación → Replicón
 Uno en procariotes (monofocal):
Comienza siempre en un punto determinado ORIGEN
Progresa formando 2 horquillas de replicación
 Múltiples en Eucariotes (multifocal):
C/crs existen múltiples orígenes de replicación (centenares –
miles)
Progresan dando lugar a un número doble de horquillas
 Componentes que controlan la iniciación de la replicación
◦ Replicador → grupo de secuencias suficientes para dirigir la
iniciación de la replicación del DNA ≠ Origen de replicación
Proteína Iniciadora → Reconoce específicamente una secuencia de
DNA (iniciador) → activa la iniciación de la replicación
Modelo del replicón del inicio de la replicación

35.  Las secuencias replicadoras, presentan dos
características comunes
◦ Sitios de unión → Maquinaria de replicación
◦ Regiones ricas en AT → Fácil desenrollamiento
245 pb
13 13 13 9 9 9 9
OriC (E. coli)
SV40
EP EP P P P P
65 pb

36. Múltiples origenes de replicación en
eucariotes
+

37.  Proteína Iniciadora:
◦ Unión a sitio especifico don el Iniciador
◦ Desenrrollamiento del sitio adyacente al sitio de unión.
◦ Interacción con otras proteínas → Reclutamiento
 Eucariotes → Iniciador → Complejo proteico →
Complejo de reconocimiento del origen (ORC)

39.  Iniciador unido a Replicador → Inicio de la
replicacion → Interacciones proteina-proteina y
proteina-DNA → Esamble de dos orquillas de
replicacion (Burbuja de replicacion)

40. REQUERIMIENTOS DE LA REACCIÓN DE SÍNTESIS:
 Cebador: Fragmento de ADN
 Sustratos: dNTPS
 Cofactores: Mg2+
 Molde o plantilla
 Mecanismo de la reacción
 Dirección de la síntesis
 Enzimas

41. FASES:
Iniciación: topoisomerasa, helicasa, proteínas unidas
a hebra sencilla, primasa y cebador
Elongación: DNA polimerasa, horquilla de replicación
Terminación, maduración y unión de los fragmentos
de Okazaki

42. A partir de los puntos de iniciación se originan las denominadas burbujas de
replicación, las cuales presentan dos zonas con forma de Y llamadas
horquillas de replicación que se van abriendo gradualmente a medida que se
sintetiza nuevas hebras complementarias de ADN
FASE DE INICIACIÓN
5´
3´
5´
3´
Burbujas de
replicación
Horquillas de
replicación

43. -CADENA CONTINUA: Se sintetiza de forma continua.
-CADENA RESAGADA: Se sintetiza por medio de
fragmentos de OKAZAKI
CADENA RESAGADA
CADENA ADELANTADA
Fragmentos de Okazaki
3`
5`

44. Aumentan la procesividad de la DNA polimerasa.
Compuesta por múltiples subunidades idénticas que se
ensamblan en forma de dona, y contiene moléculas de
agua entre el DNA y la proteína.

45. Para iniciar la replicación se requieren
primers de RNA, que son sintetizados por
una RNA polimerasa PRIMASA.
-Cadena continua:
Necesita un solo primer.
- Cadena rezagada:
Necesita varios primers.

46. Los primers RNA son removidos por la RNAasa H,
que remueve todo el primer excepto el último
ribonucleótido unido directamente al extremo
terminal del DNA.

47. Cataliza la abertura y ubicación de la
abrazadera deslizante sobre el DNA.
El proceso es acoplado a la unión de ATP y a
la hidrólisis.
Procariotes Complejo
Eucariotes Factor de replicación (RFC).

48. FASE DE ELONGACIÓN
• Es la fase en la que tiene lugar la síntesis de nuevas hebras de
ADN complementarias a cada una de las dos hebras de ADN
originales.
• En esta fase intervienen varios tipos de ADN polimerasas que se
nombran como I, II y III.
• La actividad de estos enzimas es por una parte polimerasa, es
decir que seleccionan y unen entre sí los nucleótidos que
corresponden a los complementarios de la hebra molde a medida
que la van recorriendo.
• Actividad exonucleasa, por la cual se eliminan nucleótidos
erróneos o mal apareados y fragmentos de ARN colocados
provisionalmente.

49.  En la horquilla de replicación se sintetizan a la
vez las cadenas adelantada y retrazada.
 Procariotes Complejo multimérico =
Holoenzima DNA Pol III

51. Terminacion
Final de
elongacion

52. Replicacion de los telomeros
Acortami-
ento de
50 – 200
pb por
cada
division
celular

53.  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 250 – 1500 repeticiones de una secuencia
rica en G, en los vertebrados es TTAGGG

54. Replicacion en procariotes
Mecanismos de replicación es mas simple:
Hay una sola unidad de replicación
Genoma bacteriano es un replicón circular unico
de 4200 kb
La velocidad de replicación es aproximadamente
= 50,000 pb/mn
Tamaño de los fragmentos de Okasaki = 1 a 2 kb
Concierna un unico origen de replicación, a partir
de la cual progresan dos orquillas de replicación
en direcciones opuestas.

55. ... Replicacion en procariotes
•Intervienen las topoisomerasas :
Topoisomerasa I que produce una rotura
transitoria a nivel de una de las dos hebras de
DNA, a una pequeña distancia de la horquilla, lo
que permite el relajamiento de la molecula.
Toposisomerasa II provoca una rotura
transitoria en los dos cadenas de DNA de una de
las dos moléculas hijas, liberando asi las
moleculas, de una del otro.

56. There are two types of plasmid integration into a host bacteria: Non-integrating plasmids
replicate as with the top instance; whereas episomes, the lower example, integrate into the
host chromosome.

57. Replicacion de genoma
bacteriano
Replicacion de genoma
mitocondrial

58. Modelo circulo
rodante

59. Replicacion en Eucariotes
•Origen de replicación en :
levadura : 500 replicones
Plantas superiores: 35,000 replicones
Mamiferos: 100,000 replicones
•Longitud de los replicones: varia entre 40 a 300 kb
•Velocidad de replicación en eucariotes es más lento
que en procariotes:
Sapo: 500 pb/mn
Drosophila: 2600 pb/mn
Levadura: 3600 pb/mn

60. 1 L de cultivo = 4.1010 células 400 000 km de DNA sintetizado (distancia Tierra - Luna)
Levaduras 14 Mbp (1 cm) 3 kb/min 20 min 330 S duraría 80 horas con 1 ori
2.1013 km de DNA sintetizado ( 2 años luz ) durante el tiempo de vida ( 1016 divisiones celulares )
Humanos 3 Gbp (2 m) 3 kb/min 7 h >10 000 ? S duraría 1 año con 1 ori
Genoma
Velocidad de
la horquilla
Fase S Origenes Comentario
E. coli 4.6 Mbp 30 kb/min 40 min 1 S mayor al doubling time
Velocidad de síntesis de DNA (múltiples orígenes)
Organismo

61. ... Replicacion en Eucariotes
•Los fragmentos de okasaki (FO) son más chiquitos
que en los procariotes, son aproximadamente de
100 a 200 bases
•La replicación de secuencias de DNA localizadas en
los terminales de los cromosomas, trae mecanismos
particulares.

62. Otros mecanismos de replicación
a.DNA de mitocondrias
La replicación en mitocondrias es diferente a lo de
DNA circular bacteriana.
Al inicio una sola hebra de las dos hebras parentales,
llamado la hebra “H” es utilizado como matriz para la
sintesis de nuevo hebra. La hebra que no sirve de
matriz, llamada la hebra “L”, forma una orquilla,
conocido como orquilla de desplazamiento, orquilla
“D”. La hebra “L” es igualmente desplazada.

63. ... Mitocondrias
Hay dos origenes de replicación en el DNA
mitocondrial de los mamiferos; uno sobre la hebra
“H” y la otra sobre la hebra “L”.
Sin embargo ciertos DNA mitocondrial pueden
tener varios orquillas de desplazamiento, lo que
atestigua tantos números de origen de replicacion.
DNA de cloroplastos
El DNA de cloroplastos de plantas superiores, se
describe el mismo mecanismo que para las
mitocondrias, con la presencia de dos orquillas de
desplazamiento.

64. Las mutaciones pueden ser el resultado de:
• Una incorporación incorrecta de bases durante la replicación
• Producto de cambios químicos espontáneos
• Exposición de agentes químicos y/o radiaciones
REPARACIÓN DEL ADN

65. Daño
DNA
Replicación
Cáncer
Envejecimiento
celular
Mutación
Replicación errónea
Daño persistente DNA
Inestabilidad genómicaReparación
DNA

66. DNA
Reparado
Defecto
DNA no reparado
Daño DNA Daño DNA
Estabilidad
Genética
Inestabilidad
Genética
CA
Enfermedades
hereditarias
Divergencia
Genética

67.  Se estima que la frecuencia de errores durante la replicación
corresponde a una base cada 109 a 1010 nucleótidos incorporados.
 Este frecuencia es mucho más baja que la predecida en base a la
complementaridad de las bases.
 Esto se debe a las propiedades de la DNA polimerasa.
La fidelidad en la replicación es crucial para la reproducción celular.

70. Tipos (nomenclatura) de mutaciones
Mutaciones puntuales: afectan a una sola base
Sustituciones: transiciones Purina por purina o pirimidina por pirimidina
transversiones Purina por pirimidina o viceversa
Inserciones o delecciones de una letra
Inserciones o deleciones de mayor tamaño
En secuencias codificantes
silenciosa
No produce cambio de aminoácido
missense
Produce un cambio sinónimo
Produce un cambio significativo
Nonsense
Produce un codon de stop
Frameshift
Cambia la fase de lectura (Inserción o delección no múltiplo de 3)

71. Ocurren mutaciones en condiciones
naturales por:
Errores de las polimerasas (proofreading, slippage)
Reacciones espontáneas del DNA
(tautomería, despurinización (10000/ciclo), desaminación de C o
5-meC)
Exposición a mutágenos naturales, estrés oxidativo
Exposición a radiación
Inserciones de trasposones/virus
Traslocacíones/recombinación
Etc.
La mayoría se reparan, por suerte.

74. Tipos de Daño
Deaminación de Bases
● Remoción del grupo amino (citosina-uracilo) (adenina- hipoxantina)
(guanina-xantina)
● Problema de mal apareamiento, transmisión de una mutación
● Agentes que causan deaminación
• Calor (37ºC)
• Hidroxilamina (in vitro, citosina)
• Bisulfito (citosina simple cadena)
• Ácido Nitroso (aditivos alimenticios; adenina y guanina)

75. Can basepair with Thymine
Can base pair with Cytosin
Most frequent deamination

77. AGENTE ACCION EFECTO
Analogos de bases
5’ bromouracilo se incorpora como T :
a veces aparea con G
A-T G-C
G-C A-T
2’ aminopurina se incorpora como A :
a veces aparea con C
A-T G-C
G-C A-T
Reaccion con DNA
acido nitroso deamina A, C A-T G-C
G-C A-T
hidroxilamina reacciona con C G-C A-T
Agentes alquilantes
etilmetanosulfonato inserta metilo en G, induce
error de apareamiento
G-C A-T
mostazas nitrogenadas,
NTG
entrecruzamiento de hebras,
regiones de escicion
mutaciones puntuales y deleciones
acridinas, bromuro de
etidio
colorantes intercalantes cambio del marco de lectura
Radiaciones
u.v formacion de dimeros de
pirimidinas
reparacion c /s error o delecion
radiaciones ionizantes formacion de radicales libres
con ruptura de DNA
reparacion c /s error o delecion

79. MUTÁGENOS QUÍMICOS
La mayoría causan modificaciones de bases
Sustancias reactivas
Ésteres de alquilo, agentes alquilantes) Etilmetanosulfonato
Agentes desaminantes, Ácido nitroso
Reaccionan con las bases y producen derivados con apareamiento anormal
Radicales libres, hidroxilamina
Análogos de bases
5-Bromouracilo
2-Aminopurina
Se incorporan al DNA y producen apareamiento anormal
Agentes intercalantes
Se insertan entre las bases, producen inserciones o delecciones

80. Análogos de bases
5-Bromouracilo, se incorpora como T
Produce transiciones T > C

81. Análogos de bases
2-Aminopurina, se incorpora como A
Produce transiciones A > G

83. Reparación Pre-replicativa:
Reparación por Foto reactivación
Reparación por Essicion
Reparación Post replicativa:
Reparación por actividad de la
desoxinucleotidiltransferasa terminal
Reparación Por Precombinación génica
Respuesta SOS.

88. REPARACION POR
RECOMBINACION