1. GENÉTICA MOLECULAR DE EUCARIONTES
SÍNTESIS DEL DNA
♣ La capacidad de reproducirse es
fundamental para todas las especies
♣ Organismos-reproducción, células-
división celular, material genético-
duplicación). En DNA es un proceso de
duplicación
♣ Moléculas DNA = material genético
(contiene información para su propia
duplicación, pero carece de la capacidad
para ejecutar la actividad por sí misma)

2. 5’ 3’
Duplicación del DNA
Watson y Crick (1953)
♠Formulan estructura del DNA. Modelo de doble
hélice (naturaleza antiparalela)
♠Reglas de apareamiento de las bases (A-T, G-C)
♠ Las dos cadenas de DNA son complementarias →
cada cadena puede servir como templado o plantilla
para construir la otra cadena
♠Propuesta de duplicación (H-H mantienen unida la
doble cadena, débiles, duplicación = separación de la
doble cadena = zipper → semiconservadora

3. √
Cada célula hija recibe una Una célula hija sólo contiene la
mitad de la estructura doble cadena conservada en su
original totalidad y la otra cél. hija sólo
contiene DNA recién
sintetizado
Las células hijas contienen
dobles cadenas ambas
compuestas de fragmentos
DNA viejo y nuevo

4. Experimento de Meselson-Stahl:
Crecen E. coli en medio rico con 15N (Marca DNA con 15N, más denso)
Cambian bact. a medio normal con 14N por diferentes tiempos→ DNA
Someten DNA a ultracentrifugación en un gradiente de CsCl
DNA 14 N ligero
DNA 14 N 15 N híbrido
DNA 15 N pesado
♦ La duplicación del DNA es de una manera semiconservadora. Cuando
las cadenas progenitoras se separan, cada una sirve como templado para
hacer una nueva cadena complementaria.

5. Duplicación de células bacterianas:
Bifurcación de la duplicación y duplicación
bidireccional
• Naturaleza circular de cromosomas
bacterianos
• Patrón de duplicación con estructura theta ORIGEN
(θ): 3 DNA, uno es la porción no duplicada,
los otros dos moléculas hijas en proceso de
formación
•La duplicación comienza en un sitio
específico = origen Corresponde a un sitio
donde se abre la doble cadena y se incorporan
nucleótidos a las cadenas nuevas (unión de
proteínas), alejándose del origen y en ambas
direcciones (bidireccional). Donde se
encuentran, es el punto donde la duplicación
concluye.
• Bifurcaciones de duplicación: puntos donde
se unen el par de segmentos duplicados con los
no duplicados.

6. PROPIEDADES DE LAS DNA POLIMERASAS
♣ Enzimas que construyen nuevas cadenas de DNA
♣ Requiere DNA y cuatro trifosfatos de desoxirribonucleótido (dTTP,
dATP, dCTP y dGTP)
♣ Requiere una cadena plantilla de DNA y una cadena iniciadora (a la cual
pueda añadir nucléotidos)
♣Las DNA polimerasas sólo añaden nucleótidos al extremo 3’de la cadena
(cadena iniciadora)
♣Sólo es capaz de sintetizar DNA de 5’→ 3’
♣ Se desplazan a lo largo de una sola cadena de DNA leyendo cada
nucleótido de la plantilla e incorporando un nucleótido complementario
sobre el extremo de la cadena que se ensambla
♣ E de Kornberg (DNA pol I). DNA pol II y III (400: 40:10 copias/cél)
♣DNA pol III es principal en incorporar más nucleótidos en la duplicación
♣ *Cómo se inicia la DUPLICACIÓN de una nueva cadena?

7. Duplicación Semidiscontinua
Crecimiento de la nueva cadena
(polimerización) 5’→3’ (incorporación de
nucleótidos en 3’)
♦Una cadena crece hacia la bifurcación de la
duplicación y la otra crece alejándose
♦Conforme la cadena se va abriendo, se
exponen nuevas regiones de DNA para
replicar
♦La única forma de replicar el DNA de la
nueva región (c. aleja) es reiniciando la
síntesis en la bifurcación, esto ocurre una y
otra vez (piezas cortas de DNA = fragmentos
de Okazaki, eventualmente se unen por DNA
ligasa)⇒ duplicación del DNA es
semidiscontinua. Una cadena se replica
continuamente (cadena adelantada) en
dirección de la bifurcación y la otra
discontinuamente en dirección opuesta
(cadena retrasada)* Cómo i, no hay 3’?

8. RNA polimerasa (primasa) construye un primer (peq pieza de RNA que
proporciona el extremo libre necesario para que inicie la replicación del
DNA) = iniciador corto que se extiende por la acción de la DNA pol y que
permite iniciar la síntesis de los fragmentos de Okazaki
Se eliminan los iniciadores de RNA, se rellena con DNA y se sella
DNA girasa (topoisomerasa) “eslabón giratorio” desdobla ambas
cadenas de DNA liberando tensión durante la duplicación

9. Helicasa: desenrolla la doble cadena de DNA rompiendo los H-H (ATP). Varias.
Relacionada con primasa (primosoma)
Proteínas enlazadoras de cadena sencilla de DNA: sólo se unen a DNA de
cadena sencilla, lo mantienen extendido evitando que se enrrolle nuevamente

10. Estructura y función de las DNA
polimerasas (procariotas)
♠Polimerización de la cadena de DNA
DNA polimerasa III (replicasa):
♣≈ 9 subunidades dif: α subunidad
catalítica, (β, ε, θ, τ, δ, δ’, χ, Ψ)
♣ Subunidad β (no catalítica):mantiene
asocia a la E con el DNA,
desplazamiento (pinzas deslizantes)
DNA polimerasa II: reparación
DNA polimerasa I:
♣ Reparación del DNA
♣ Elimina iniciadores de RNA (5’-
Okazaki)

11. ♠Actividad de exonucleasa: descompone ác. nucléicos
(eliminando nucléotidos teminales o en extremos). DNA/RNA.
Exonucleasas 5’→ 3’ y 3’→ 5’, DNA pol I.
3’→ 5’
♠Control de la fidelidad de la duplicación
- Un error durante la duplicación produce una mutación (selección
de nt incorrecto 105-106 nt incorporados) *Cómo se mantiene baja
la tasa de mutaciones?

12. ♦ Interacción de la maquinaria de duplicación con la
actividad de Exonucleasa 3’→ 5’
- En incorporación de nt erróneo
- Se detiene pol III para dar t
- Actúa Exo 3’→ 5’
- Elimina 99 % errores (tasa 10-8)
Fragmentos Klenow: contienen regiones
de la polimerasa y exonucleasa

13. Diferencias en la duplicación de eucariotas y procariotas:
• Mecanismos similares
• Proteínas semejantes
• Cinco DNA polimerasas eucariotas: α-relacionada con primasa, β-
reparación del DNA, δ-como ligasa, γ-duplica DNA mitocondrial y ε-
duplicación del DNA nuclear
• Alargamiento de DNA 5’→ 3’
• Ninguna síntesis i sin iniciador
• DNA pol’s tienen act. exonucleasa 3’→5’ ∴ alta fidelidad de la duplicación
• A dif. de procariortes (en un solo sitio), en eucariotas duplicación i
simultaneamente en muchos sitios del cromosoma *(Replicones = peq.
porciones replicadas).
Locus del gen de b-globina
β -Talasemia: Hb anormal

14. •Maquinaria de replicación localizada en sitios llamados loci
• Se activan en la fase S del ciclo celular. Se duplica una sola
vez durante cc ∴Mec. de restricción de la replicación
• Regulación de la replicación: estado de compactación (+
compactas = heterocromatina, últimas. Eucromatina
replicación temprana)
•Qué pasa después de la duplicación del DNA? DNA nuevo se
asocia rápidamente al nucleosoma (DNA-histonas)

16. REPARACIÓN DEL DNA
• DNA, molécula muy susceptible al daño ambiental
(radiación ionizante lo rompe, comp. químicos alteran
su estructura, UV genera dímeros de timina) →
lesiones, si no se reparan generan mutación pasa de una
generación a otra (impiden transcripción, duplicación,
conducen inf. maligna, acelerar envejecimiento de un
organismo)
• Consecuencias drásticas. Para evitar una alta
frecuencia de lesiones o mutaciones ∴ Sistemas de
reparación del DNA (procariotes y eucariotes). Tres
principales sistemas de reparación de DNA:

17. Reparación por escisión de nucleótidos (REN): Elimina una
parte de la cadena de DNA (nucleótidos = varias bases) que contiene la
lesión
♣Dos vías: “preferencial” (repara genes que se transcriben activamente), otra
(corrige el resto del genoma)

18. U
Reparación por escisión de bases
(REB): Elimina las bases alteradas
que provocan deformaciones menores
en la hélice del DNA
♠ DNA glucosilasa (uracilo DNA
glucosilasa= muy conservada) elimina la
base por desdoblamiento del enlace
glucosídico que la sostiene al azucar.
Varias, específicas para el tipo de base
♠ El fosfato de ribosa decapitado se
elimina por una endonucleasa
♠ Fosfodiesterasa amplía la abertura
♠ DNA pol III llena C
♠DNA ligasa sella
C

19. Reparación de inserciones
erróneas: eliminan bases no
coincidentes (distorsión
geométrica), insertadas por la
DNA polimerasa, que
escaparon a la acción de
endonucleasas
• Puesto que en muchos
eucariotes no hay metilación
del DNA se cree que existe
otro mecanismo

20. Deficiencias en la REN en el
humano:
- Xeroderma pigmentosa: enf. genética
recesiva, deficiente sistema de reparación
del DNA, incapaz de eliminar segmentos de
DNA dañados por UV (persona
hipersensible a la luz solar) ⇒ riesgo de
cáncer cutáneo
- Síndrome de Cockayne (SC): trastorno
hereditario, sensibilidad a luz, disfunción
neurológica (desmielinización de las
neuronas), anormalides del desarrollo.
Problema en la vía preferencial de
reparación del DNA de transcripción activa
- Escisión normal: no todas las lesiones se
corrigen probabilidad de cáncer cutáneo:
cél. basales y escamosas (comunes, en cél.
de la piel, no se propaga), melanoma
maligno (mortal, en cél. pigmentadas =
lunar, en aumento, más riesgo piel blanca)

21. RECOMBINACIÓN GENÉTICA:
♣ Los organismos frecuentemente tienen combinaciones de alelos (par de
genes del padre y madre que pueden ser iguales o no)
♣ Puede ocurrir por entrecruzamiento: Recombinación genética
(revolver genes): Reordenamiento al azar de los genes sobre los
cromosomas ∴ disrupción de uniones. Ocurre durante la meiosis como
resultado de la separación y reunión de segmentos de cromosomas
homólogos.
♣ Nuevas combinaciones pueden permitir adaptación
♣ Proceso importante en la reparación del DNA
Recombinación puede ser de tres tipos:
1.- Recombinación homóloga: más común, depende de grandes sec.
similares entre DNA participantes (homólogas), ocurre en meiosis.
2.- Recombinación sitio específica: depende de pequeñas sec. similares
entre los DNAs e involucra las mismas regiones
3.- Transposición: el mov. de elementos de DNA de un locus a otro
requiere sec. similares entre los DNAs (recombinación ilegítima)