Estructura del ADN y Replicación

LA HEBRA DE ADN Unión de desoxirribonucleótidos Se unen por enlaces fosfodiester Se establece la unión entre el grupo fosfórico en C 5’ de una desoxirribosa y el grupo hidroxilo en C 3’ de la desoxirribosa del nucleótido siguiente Se denominan estas uniones extremo 5’ y extremo 3’

LA HEBRA DE ADN RECORDEMOS…

LA HEBRA DE ADN RECORDEMOS…

La hebra de adn Recordemos…

El modelo de watson y crick

Consideraciones. Experimentos previos

Griffith 1928: transformación bacteriana en S. pneumoniae Muerte por neumonía Cepa resistente Rugosa Lisa No muere Muere

¿Cuál es el Principio transformante? Rugosa Lisa Principio

El elemento transformante es el adn (1944) Oswald Avery Colin MacLeod Maclyn McCarty Sólo DNA produce transformación

REGLAS DE CHARGAFF Proporción de purinas = Proporción de pirimidinas A + G = C + T 2. A = T 3. G = C

1953. Año culminante: J. Watson y F. Crick resuelven la estructura tridimensional del DNA (Nature 171: 737-738) Watson y yo hemos encontrado el secreto de la vida

1953. AÑO CULMINANTE: Dos líneas de evidencia: Reglas de Chargaff Fotografías de difracción de rayos X

SIGNIFICAFO DE LAS REGLAS DE CHARGAFF Complementariedad de las bases

DIFRACCIÓN DE RAYOS X Linus Pauling Hemoglobina

INTERPRETACIÓN DEL PATRÓN DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X DEL ADN Rosalind E. Franklin Crick

J. Watson y F. Crick concluyeron: La estructura del DNA es una doble hélice. Formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas Modelo en metal del ADN

Doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas

El modelo de watson y crick Si el ADN era la molécula que transmitía la información genética a las células hijas, esta debía funcionar como un código. Mitad de los años 1950: La secuencia de nucleótidos en el ADN daba origen a una secuencia de polipéptidos. ADN Proteínas Proteínas se sintetizan fuera del núcleo.

ADN se traduce ARN y este a su vez dirige la producción de proteínas ADN se traduce ARN y este a su vez dirige la producción de proteínas. ADN ARN Proteínas

La información fluye del ADN al ARN por vía del proceso Transcripción, y luego a la proteína por el proceso de traducción. Transcripción: proceso de fabricación ARN usando ADN como molde Traducción: Construcción de una secuencia de aminoácidos (polipéptido) con la información proporcionada por la molécula de ARN.

El ARNm es el molde para la construcción de la proteína. El ARNr se encuentra en el sitio donde se construye la proteína: el ribosoma. El ARNt es el transportador que coloca el aminoácido apropiado en el sitio correspondiente.

Replicación

POSIBLES MODELOS DE REPLICACION

Replicacion del adn Semiconservativa: una cadena sirve de molde para una nueva cadena El experimento de M. Meselson y F. Stahl (1958) demuestra que la replicación es semiconservativa Mathew Meselson Frank Stahl

Replicacion del adn 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 Eucariotas 5 polimerasas  y  principal en replicación ,  y  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

Pasos de la replicacion Desenrollamiento Denaturación RNA partidor Elongación Sustitución partidores Ligamiento Reparación Enzimas Topoisomerasa (impide el sobreenrollamiento) Helicasa (rompe los puentes de hidrógeno) RNA primasa (sintetiza el cebador para la hebra retrasada) DNA pol (III) (se encarga de sintetizar las hebras replicadas) DNA pol (I) (saca los primers de ARN cebador) DNA ligasa (une los fragmentos de Okasaki)

Topoisomerasa Las topoisomerasas son enzimas capaces de actuar sobre la topología del ADN, ya sea enredándolo para permitir que se almacene de manera más compacta o desenredándolo para que controle la síntesis de proteínas y para facilitar la replicación del mismo. Estas enzimas son necesarias debido a los inherentes problemas causados por la configuración estructural del ADN.

Helicasa Es una enzima vital en los seres vivos ya que participa en los procesos de transcripción, recombinación y reparación del ADN, y de biogénesis de ribosomas. Su misión es romper los puentes de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas, haciendo así posible que otras enzimas puedan copiar la secuencia de la hebra molde.

Adn polimerasa La ADN polimerasa agrega nucleótidos en la dirección 5`- 3`, es decir, une nucleótidos al extremo 3’ de la cadena en crecimiento. La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. Sin embargo, introduce en promedio un error cada 107 nucleótidos incorporados. Tiene, además, la capacidad de corregir sus propios errores, ya que puede degradar ADN que acaba de sintetizar.

P OH P OH 5’ 3’ P + H2O P OH P OH

Fragmentos de Okazaki Durante la replicación de ADN, se conocen como fragmentos de Okazaki a las cadenas cortas de ADN recién sintetizadas en la hebra discontinua. Éstos se sintetizan en dirección 5’→ 3’ a partir de cebadores de ARN que después son eliminados. Los fragmentos de Okazaki se unen entre sí mediante la ADN ligasa completando la nueva cadena.

Entonces… Replicación Continua (cadena adelantada, cebador sólo inicio) Replicación Discontinua(cadena retrasada, varios cebadores): Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido por enzima primasa o RNA pol que provee extremo 3’ OH. Fragmento de Okazaki sintetizado por DNA pol III DNA Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena los espacios (gap) DNA ligasa realiza la unión de los fragmentos mediante la formación de los enlaces fosfodiéster.

¿Por qué no hay una enzima que polimerice en la dirección 3´-> 5? No funcionaría la corrección de errores por falta de un trifosfato que suministre la energía de enlace covalente azúcar-fosfato

Adición 3’5’ (hipotética) OH P OH 3’ 5’ P + H2O P OH P OH Adición 3’5’ (hipotética)

Replicación

Función reparadora de la ADN pol III