Duplicacion del ADN Ppt copiado de Internet. Diagramado y realizado por la Dra M. carolina Ceriani. No es propio. (MGKlich)

COMPOSICION QUIMICA Los ácidos nucleicos están compuestos por una reducida variedad de moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están constituidos por: 1- un azúcar de 5 carbonos: la ribosa o desoxirribosa 2 - Una base nitrogenada, que puede ser una purina o pirimidina. 3- Un compuesto de fósforo, el ácido fosfórico.

Repasemos lo que es el ADN y el ARN

El AZUCAR Siempre es un azúcar de 5 carbonos. Dependiendo del grupo que tenga en posición 2’ puede ser desoxirribosa o ribosa. Por lo tanto hay dos tipos de ácidos nucleicos según tengan una u otra azúcar: Los ácidos ribonucleicos o ARN: que tienen como azúcar a la ribosa. Los ácidos desoxirribonucleicos o ADN: tienen como azúcar a la desoxirribosa.

BASE NITROGENADA Son compuestos organicos ciclicos que tienen 2 o mas N. Se asocian al carbono en posición 1 del azúcar. Presentan uno o dos anillos de C y N, y puede actuar como una base aceptando iones de H. Las bases con un solo anillo son las pirimidinas y las que tienen dos anillos purinas.

Nucleosido y Nucleotido La unión entre el nucleósido y el ácido fosfórico, da lugar al nucleótido La unión del azúcar con una base constituye un nucleósido.

Los 4 nucleotidos que componen elADN: Deoxy –TTP (deoxythymidine Triphosphate)

Las cadenas de nucleótidos que lo forman se enrollan formando, una en torno a otra, una estructura especial que se conoce como doble hélice ( α-hélice ). Son cadenas complementarias con dirección opuesta antiparalela.

Como es la relacion entre las bases? guanina citocina adenina timina

ESQUEMA DE UNA DOBLE HEBRA DE DNA Las uniones entre las bases se dan siempre: A=T C Ξ G Son uniones relativamente débiles, de tipo puente de H

La molecula de ADN esta formada por dos hebras de nucleotidos antiparalelas que forman una doble helice, que se mantienen unidas por puentes de hidrogeno.

En cambio, las uniones entre el grupo fosfato de un nucleótido, y el OH del nucleótido siguiente, son de tipo COVALENTE, uniones fuertes, que se pueden romper únicamente por métodos bioquímicos.

Veamos rapidamente el ciclo celular Fase G1: Fase de crecimiento celular. Fase G2: la celula ya duplicó su material genetico, y se prepara para la mitosis. Fase M: fase de división propiamente dicha. Fase S: fase de síntesis.

Duplicacion del ADN Es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o réplicas de su molécula. Este proceso es fundamental para la transferencia de la información genética de generación en generación.

Discontinua o Asimetrica Cuando hablamos de replicación del ADN, se mencionan tres características: Semiconservativa Bidireccional Discontinua o Asimetrica

La replicacion es Semiconservativa Significa que como resultado de la Duplicacion, se obtienen dos moléculas de ADN-dos dobles hélices- ambas compuestas por una hebra parental, y una recientemente sintetizada.

Bidireccional Origenes de replicacion Como la molecula de ADN es muy larga, existen multiples Origenes de replicacion para hacer la duplicacion mas rapida ( si lo hiciera a partir de un extremo, tardaría 30 días!!!!)

Discontinua o Asimetrica Por que? Si yo miro el resultado de la duplicación, me encuentro con dos hebras perfectamente formadas, y sin ningun “hueco”. Pero, si analizo el proceso en forma más detallada, y paso a paso, veré que la duplicación no es tan sencilla como parece. El problema surge a partir del modo de acción de la enzima Encargada de agregar los nucleotidos a la cadena en crecimiento La ADN polimerasa δ es la encargada de copiar la doble hebra a partir del ORI, en una de las cadenas.

ESQUEMA DE LA DNA POLIMERASA

5´ 3´ ¿ Como hace la ADN polimerasa para sintetizar las cadenas en ambos sentidos? La DNA polimerasa solamente es capaz de agregar nucleótidos a partir de un extremo 3´libre, y haciendo crecer la cadena en sentido 5´-3´. NUNCA lo hace en sentido opuesto. 5´ 3´ 5´ 3´

¿Cómo se logra que ambas se cadenas se copien? En esa hebra “problema”, otra ADN polimerasa (la ADN polimerasa α), se adelanta un poco, y sintetiza un fragmento pequeño. A medida que la burbuja crece, este ciclo se repite nuevamente. Estos fragmentos reciben el nombre de FRAGMENTOS DE OKAZAKI, en honor a su descubridor.

Finalmente, esos cebadores de ARN son removidos o sacados Por una nucleasa reparadora, y el espacio que queda es Rellenado por una tercera ADN polimerasa especial, la ADN Polimerasa β Sintesis de la cadena adelantada Sintesis de la cadena atrasada Crece la horquilla de replicacion Cadena de ADN recien sintetizada

Proteinas que ayudan a desestabilizar la doble helice 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ Topoisomerasas I y II o Girasa y Topo II

FASE DE INICIACIÓN 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 Burbujas de replicación 3´ 5´ 3´ 5´ Horquillas de replicación

FASE DE INICIACIÓN Para que el proceso se lleve a cabo con la máxima celeridad, la duplicación comienza simultáneamente en muchos puntos de la doble cadena, puntos de iniciación (oriC) en los que abundan las secuencias GATC. ...ACGTGATCGGGCTA....ACCGATCACATCGG.....AGGCGATCTTACG... ...TGCACTAGCCCGAT....TGGCTAGTGTAGCC .... TCCGCTAGAATGC... Los puntos de iniciación son reconocidos por proteínas específicas, entre las que caben citar a las helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, las girasas, las topoisomerasas, y las proteínas SSB (single Strand Binding-DNA) o proteínas estabilizadoras de las dos hebras de ADN cuando están separadas. ©

FASE DE ELONGACIÓN Se inicia con la enzima PRIMASA, que coloca en cada horquilla unas hebras cortas de ARN complementarias llamadas CEBADORES en el sentido 5´ a 3´. Posteriormente, la ADN polimerasa comienza la síntesis añadiendo nucleótidos en el extremo 3´ 3´ 5´ PRIMASA 5´ 3´ ADN polimerasa 3´ 3´ CEBADOR 5´ ADN COMPLEMENTARIO La hebra que vemos arriba crece de forma continua, mientras que la otra lo va a hacer de forma discontinua

FASE DE ELONGACIÓN 3´ 5´ 5´ 3´ 3´ 5´ Vamos seguidamente a ver como a medida que la horquilla de replicación se va abriendo y se produce el avance en la síntesis de las nuevas hebras complementarias. Para que siga creciendo la otra hebra se ha de formar un nuevo cebador alejado del primero. Seguidamente las ADN polimerasas continuan en esta hebra colocando desoxirribonucleótidos, llegando hasta sustituir al primer cebador. A esta hebra se le llama retardada o de crecimiento discontinuo. 3´ En la hebra que vemos arriba la ADN polimerasa sigue avanzando ininterrumpidamente, por ello se llama de crecimiento continuo 5´ 5´ 3´ ARN 3´ Fragmento de OKAZAKI 5´ Hemos visto que las ADN polimerasas colocan desoxirribonucleótidos complementarios de la hebras moldes (3´a 5´) y que también sustituye los ribonucleótidos de las cadenas cortas de ARN (5´a 3´), pero no une los nucleotidos vecinos de la misma hebra.

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

FASE DE ELONGACIÓN El proceso visto 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. 3´ 5´ 5´ 3´ 3´ 5´

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

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

FASE DE ELONGACIÓN Ya hay continuidad en la hebra inferior. 3´ 5´ 5´ Supongamos que sólo queda un fragmento de ADN por copiar.

FASE DE ELONGACIÓN Aquí vemos que se ha colocado el último cebador en la cadena inferior y que la ADN polimerasa aún no ha terminado su trabajo sustituyendo al penúltimo cebador, 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ 3´ 3´ 5´ ©

FASE DE ELONGACIÓN Ya ha sido sustituido el penúltimo cebador, pero falta unir los desoxirribonucleótidos mediante la ligasa. 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ 3´ 3´ 5´

FASE DE ELONGACIÓN Finalmente, vemos total continuidad en las dos hebras, pero observamos que en las copias hijas hay fragmentos de ARN. 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ 3´ 3´ 5´

FASE DE ELONGACIÓN En ésta imagen vemos, nuevamente, al resultado de la duplicación todavía con las cadenas cortas de ARN o cebadores que le hicieron falta a la ADN polimerasa para llevar a cabo el proceso. 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 5´ 3´ Para concluir la duplicación, esos dos cebadores colocados en los extremos han de ser eliminados mediante la actividad exonucleasa de el enzima ADN polimerasa I.