REPLICACION DEL ADN (PROCARIOTA-EUCARIOTA)

1. REPLICACION DEL ADN
(PROCARIOTA-EUCARIOTA)
UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA
Facultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Medicina Humana
Curso : Biología Molecular
Ciclo I Semestre:2017-I

2. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR

3. Puesto que cada hebra
contiene una secuencia
de nucleótidos que es
exactamente
complementaria de la
secuencia de nucleótidos
de la otra hebra, en
realidad ambas
contienen la misma
información genética.
La estructura del ADN proporciona una explicación
al proceso de la herencia

4. La información se hereda a través de la replicación
del ADN
 La replicación del DNA es
una reacción irreversible.
 La información genética se
duplica en su totalidad – es
decir, se llegan a formar
dos dobles hélices
completas de DNA, cada
una de las cuales es
idéntica en cuanto a
secuencias de nucleótidos a
la hélice de DNA que sirvió
de patrón.

5. Replicación del ADN
- La transmisión de información implica que el ADN es capaz de duplicarse de
manera de obtener dos moléculas iguales a partir de la molécula inicial. Este
proceso se llama replicación.
- En principio, las dos hebras deberían separarse. Después, mediante la acción
de otra enzima, a partir de desoxirribonucleótidos sueltos y según la
complementariedad de bases, podría irse construyendo las hebras
complementarias de las dos hebras “modelo” iniciales.
Para explicar este proceso se propusieron tres hipótesis: Semiconservativa,
Conservativa y Dispersiva

6. Conservativa: Tras la duplicación quedarían las dos hebras antiguas juntas y, por
otro lado, las dos hebras nuevas formando una doble hélice.
Hipótesis Conservativa

7. Dispersiva: Según esta hipótesis, las hebras resultantes estarían formadas por
fragmentos en doble hélice ADN antiguo y ADN recién sintetizado.
Hipótesis Dispersiva

8. Semiconservativa: Según esta hipótesis, formulada por Watson y Crick, cada hebra
sirve de molde para que se forme una hebra nueva, mediante la complentariedad de
bases, quedando al final dos dobles hélices formadas por una hebra antigua (molde) y
una nueva hebra (copia).
Hipótesis Conservativa

9. Experimento de Meselson y Stahl (1958)

10. Experimento
de Meselson
y Stahl
(1958)

11. Características de los genes eucariotas y procariotas

12.  Topoisomerasas: rompen una hebra y la tensión del enrrollamiento de la hélice se relaja
 Helicasas: completan el desenrrollamiento.
 ADN polimerasas: complejos agregados de diferentes proteínas.
 Primasas: sintetizan los iniciadores de ARN que se necesitan para iniciar la replicación
 Ligasas: sellan las lagunas dejadas por las ribonucleasas cuando remueven los primers, catalizan la
unión fosfodiester entre nucleótidos adyacentes.
 Proteínas de unión a la hebra sencilla del ADN (SBB): estabilizan la horquilla de replicación.
Proteínas/enzimas principales de la replicación

13. Proteínas/enzimas principales de la replicación

14. Formación y avance de Horquillas de replicación

15. La replicación avanza adicionando mononucleotidos en la
dirección 5' → 3'.

16. ADN Polimerasas

17. ADN Polimerasas

18. 5´
5´
3´
3´
Las dos hebras del ADN son
complementarias y antiparalelas
Todo el proceso se divide, para su estudio, en
dos fases: fase de iniciación , fase de
elongación y terminaciòn

19. FASE DE INICIACIÓN
Para que el proceso se lleve a cabo con la duplicación
comienza simultáneamente en muchos puntos de la doble
cadena, puntos de iniciación en los que abundan las
secuencias GATC.
Los puntos de iniciación son reconocidos por helicasas,
que rompen los puentes de hidrógeno entre las bases
nitrogenadas.
...ACGTGATCGGGCTA....ACCGATCACATCGG.....AGGCGATC
...TGCACTAGCCCGAT....TGGCTAGTGTAGCC .... TCCGCTAG

20. A partir de los puntos de iniciación : burbujas de
replicación, las cuales presentan dos zonas 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

21. 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 .
 La actividad de estos enzimas es por una parte
polimerasa, pero a medida que la van recorriendo
realiza la actividad exonucleasa (correctora)

22. Se inicia con la enzima PRIMASA, que coloca en
cada horquilla unas hebras corta de ARN
CEBADORES en el sentido 5´ a 3´. La ADN
polimerasa comienza la síntesis añadiendo
nucleótidos en el extremo 3´
3´
5´
3´
5´
PRIMER o CEBADOR
ADN COMPLEMENTARIO
PRIMASA
ADN polimerasa 3´
FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´

23. 3´
5´
3´
5´
En la hebra que vemos arriba la ADN
polimerasa sigue avanzando
ininterrumpidamente, por ello se llama
de crecimiento continuo
ARN
Fragmento de OKAZAKI
FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´

24. Para que los nucleótidos de la hebra de
crecimiento discontinuo tengan continuidad
hace falta la acción de un enzima LIGASA.
FASE DE ELONGACIÓN
Ligasa
5´
3´
5´
3´
5´
3´

25. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
El proceso se repite en las dos horquillas de
replicación de cada burbuja hasta que se llegan a
encontrar las nuevas hebras que se han formado en
horquillas vecinas y con sentido opuesto.

26. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
El avance en la hebra superior es continuo. En la
inferior se forma otro nuevo cebador y un
fragmento de ADN (OKAZAKI)

27. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
Ha desaparecido un cebador. Ahora queda que la
ligasa una los desoxirribonucleótidos de la hebra
de crecimiento discontinuo.
Ligasa

28. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
Ya hay continuidad en la hebra inferior.
Si sólo quedara un fragmento de ADN por copiar.

29. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
La ADN polimerasa aún no ha terminado su
trabajo sustituyendo al penúltimo cebador,

30. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
Falta unir los desoxirribonucleótidos mediante
la ligasa.
5´
3´

31. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
Hay total continuidad en las dos hebras, pero en
las copias hijas hay fragmentos de ARN.
5´
3´

32. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´ 5´
3´
5´
3´
5´
3´
Cadenas cortas de ARN o cebadores que le
hicieron falta a la ADN polimerasa para llevar
a cabo el proceso.
los extremos han de ser eliminados mediante
la actividad exonucleasa de el enzima ADN
polimerasa I.

33. FASE DE ELONGACIÓN
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
Apreciamos como el resultado final son
dos moléculas de ADN a las que le falta en
una de sus hebras un pequeño fragmento
final.

34. CONCLUSIONES
1. La replicación es un proceso clave en
el ciclo celular y necesario para que se
lleve a cabo la división celular.
2. Las ADN polimerasas necesitan
siempre un fragmento corto de ARN,
cebador, con un extremo hidroxilo 3´ libre
para añadir nucleótidos.
3. Las ADN polimerasas siempre recorren
la hebra molde durante la duplicaciòn.

35. Replicación de ADN en procariotas

36. Eventos previos a la
iniciación:
 El ADN de E. coli circular
con superenrrollamiento
positivo.
 Formación del topoisomero
negativo, con cadenas de
ADN separadas.
 Participan la topoisomerasa
II (girasa), esta ultima
formada por 4 subunidades
2α y 2β, utiliza ATP
Replicación de ADN en procariotas

37. Eventos previos a la
iniciación:
 Las helicasas separan las
cadenas de ADN
consumen 2 ATP, por
cada par de bases
separados. Tiene 6 sitios
para unión del ATP.
 Se han descrito 12
helicasas en células
procariotas.
Replicación de ADN en procariotas

38. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Iniciación

39. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Iniciación
INICIACION:
 Síntesis del primer o cebador de ARN
por una ARN polimerasa (Primasa o
DnaG).
 El hibrido ARN-ADN proporciona el
3´OH requerido para que actué el
ADN polimerasa III, que une el
primer oligonucleótido

40. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Formación de Replisoma

41. ADN Polimerasa III

42. ADN Polimerasa III
Las ADN polimerasas de
E. coli solamente saben
sintetizar (polimerizar)
ADN en la dirección 5´P-
3´OH. La subunidad β
actua como pinza que une
la ADN Pol a la hebra
molde.

43. ADN Polimerasa III

44. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Elongación
ELONGACION:
 Síntesis continua 5´ a 3´
(ADN Pol III)
 Síntesis discontinua del
fragmento que se sintetiza a
partir de la hebra molde que
va de 5´ a 3´ (fragmentos de
Okasaki), cada cierto tramo
de la molécula de ADN hay
un ARN iniciador, Pol III,
Pol I y ADN Ligasa.

45. Fases de la replicación
de ADN en
procariotas :
Elongación

46. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Terminación
TERMINACION:
 Fusión de las dos horquillas.
 Formación de ADN circular.
 Modificaciones post-terminación: Metilación.

47. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Terminación
En E. coli hay 6 sitios de terminación
llamados Ter, secuencias de 22 pb
reconocidas por la
proteína Tus (Terminus Utilization
Substance, tambien llamada Ter o
Tbp), la secuencia no es simétrica
por lo que la proteína se coloca en
una determinada orientación; el
complejo proteína Tus -
secuencia Ter es una señal de
terminación de la replicación. La
principal característica de estos
sitios es que presentan polaridad, es
decir actúan en un solo sentido

48. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Terminación

49. Fases de la replicación de ADN en procariotas :
Terminación

50. RESUMEN DE LA REPLICACION DE ADN

51. RESUMEN DE LA REPLICACION DE ADN

52. ACTIVIDADES DE LOS ADN POLIMERASAS

53. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS

54. Transformaciones del cromosoma durante el ciclo
celular

55. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS

56. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS: Eventos
previos a la iniciación
 Al origen de la replicación se le une el complejo de reconocimiento de
origen (ORC)
 Al ORC se unen unos factores permisivos (Mcm2-Mcm7), para iniciar
la replicación.
 Activación de las quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), antes del
inicio de la fase S (inicio de la replicación)

57. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS: Eventos
previos a la iniciación
 Los factores permisivos Mcm
actúan como helicasas para
separar la doble hélice de
ADN.
 Las topoisomerasas I y II
desenrollan la molécula de
ADN.
 Las RPA (Proteína de
replicación A) son las
proteínas de unión al ADN de
una sola cadena que
mantiene la hebra molde
estirada.

58. La replicación se inicia con el montaje del complejo reconocimiento de origen (ORC), compuesto por seis subunidades diferentes (ORC1 a Orc6) a los
orígenes de replicación de ADN distribuidos por todo el genoma. Por lo tanto, es la interacción entre ORC y el ADN que determina dónde comienza la
replicación del ADN en los genomas de las células eucariotas. Proteínas Cdc6 se une a sitios cromatina/ ORC y de ese modo permite a Cdt1 (RLF-B) para
cargar proteínas MCM 2 a 7 en estos sitios para formar un complejo de pre-replicación (pre-RC). Estos eventos no se producen en ausencia de Noc3, las
proteínas de unión a ADN altamente conservadas que están asociadas con los orígenes de replicacion del S. cerevisiae interactúa con las proteínas ORC y
MCM . Mcm2 a Mcm7 existe como un complejo hexamerica [Mcm (2-7)] que se cree que es el responsable de la helicasa desenrollar cadenas de ADN de
los parenterales. Este proceso se ve facilitado por el complejo de la proteína trimérica, RP-A de unión a ADN de cadena sencilla. Presumiblemente, al
menos dos del complejo Mcm (2-7) se cargan en cada origen de replicación bidireccional, aunque más son posibles. La síntesis de ADN (fase S) se
desencadena mediante la adición de Mcm10 seguido de la acción de la proteína quinasa dependiente del DNA, Cdc7 / Dbf4, y una proteína dependiente
de ciclina quinasa, Cdk2 / ciclina E y CDK2 / ciclina A. Tanto Cdk2 y Cdc7 / Dbf4 puede fosforilar proteínas MCM. Estos eventos permiten Cdc45, Sld,
proteínas GIN para escoltar -a ADN polimerasa: DNA primase a la pre-RC e iniciar la síntesis de ADN ARN- cebado cerca de los sitios ORC/ cromatina.

59. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS :TIPOS DE
POLIMERASAS-ELONGACION

60. Una vez se forma el complejo de iniciación y las células pasen a la fase S, el complejo se convierte
en un replisoma. El complejo replisoma eucariota es responsable de coordinar la replicación del
ADN. La replicación de la cadena continua y discontinua se lleva a cabo mediante la ADN
polimerasa ε y ADN polimerasa δ. Hay muchos factores del replisoma que incluyen Claspin,
And1, factor de replicación C cargador de la pinza y el complejo de protección de la horquilla son
responsables de la regulación de las funciones de la polimerasa y la coordinación de la síntesis de
ADN con el desenrrollamiento de la cadena molde por el complejo Cdc45-MCM-GINS.
REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS:
Elongación

61. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS:
Elongación

62. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS:
Elongación

63. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS:
Elongación- Remoción de histonas
Representación de la replicación a través de las histonas. Las
histonas son retirados del ADN por el complejo FACT y Asf1. Las
histonas se vuelven a reensamblar en el ADN recién replicado
después de que la horquilla de replicación por CAF-1 y Rtt106
El complejo FACT ha sido encontrado para interactuar
con el complejo de ADN polimerasa α-primasa, y las
subunidades del complejo FACT interactuando
genéticamente con factores de replicación. El complejo
FACT es un heterodímero que no se hidroliza ATP, pero
es capaz de facilitar el "desprendimiento" de las
histonas en nucleosomas.
La chaperona heterotrimerica Factor de ensamblaje de
cromatina 1 (CAF-1) es una proteína de formación de la
cromatina que está implicado en el depósito de histonas
en ambas hebras del ADN recién replicado para formar
cromatina. CAF-1 contiene un motivo de unión PCNA,
denominado PIP-box, que permite CAF-1 que se asocia
al replisoma través de PCNA y es capaz de depositar las
histonas dimeros H3-H4 en el ADN recién sintetizado.
La chaperona Rtt106 también está implicada en este
proceso, y se asocia con dímeros H3-H4 y CAF-1
durante los procesos de formación de cromatina.

64. Terminación de la replicación se produce en los
sitios de la horquilla haciendo una pausa.
-RRM3 ayuda a la progresión de la horquilla en
todas las regiones de terminación, Top2, pero no
Top3, facilita la fusión tenedor, Top2 evita la
inestabilidad del genoma en las regiones de
terminación.
La replicación cromosómica inicia en múltiples
replicones y termina cuando horquillas
convergen. Dado que en los eucariotas, la
terminación se caracteriza menos, hemos
utilizado a la levadura en ciernes para identificar
los factores que ayudan a la fusión de las
horquillas de los cromosomas se replican.
REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS:
Terminación

65. Se ha identificado y caracterizado 71 regiones de
terminación cromosómica(TER). TER contienen
elementos de Pausa de la horquilla que influyen en
la progresión y la fusión de la horquilla . El ADN
helicasa RRM3 ayuda a la progresión de la horquilla
a través de los TER, contrarrestando la acumulación
de estructuras en forma de X. La topoisomerasa de
ADN Top2 asociados a TER en la fase S, y en G2 /
M facilita la fusión la horquilla y evita roturas en el
ADN y reordenamientos del genoma en TER. En los
eucariotas, las barreras de la horquilla de
replicación, RRM3 y Top2 coordinan en la
progresión de la replicación de la horquilla y la
fusión en TER, contrarrestando así las transiciones
genómicas anormales.
REPLICACION DEL ADN EN
EUCARIOTAS: Terminación

66. Enzimas y proteínas que participan en el proceso
de replicación del ADN

67. Enzimas y proteínas que participan en el proceso
de replicación del ADN

68. TELOMEROS: Envejecimiento y muerte celular

69. TELOMEROS Y TELOMERASAS

70. TELOMEROS Y TELOMERASAS