REPLICACION DEL ADN

1. TEMA Nº 14: Replicación de DNA.
Características. Mecanismo y enzimas
involucradas. Inhibidores. Regulación.
Diferencias entre procariontes y eucariontes
Trujillo, 10 de Octubre de 2010
Universidad Nacional de Trujillo
Facultad de Farmacia y Bioquímica- Dpto. Bioquímica
Cátedra de Bioquímica y Análisis Clínicos
Asignatura Bioquímica II
Docente: Msc. Anabel González Siccha
1

2. Ácidos Nucleicos
 Formados por subunidades llamadas
nucleótidos; pueden ser un solo nucleótido
o una cadena larga de nucleótidos.

3. Ácidos Nucleicos
Ácidos nucleicos de
cadena larga:
 Ácido desoxirribonucleico
(ADN): material genético
de todas las células
vivas.
 Ácido ribonucleico
(ARN): material genético
de algunos virus;
transfiere la información
genética del ADN a las
proteínas.

5. Función del ADN
 ¿Por qué es tan importante
que los cromosomas pasen
de la célula madre a las
células hijas?
 Los cromosomas están
formados por genes, los
segmentos de ADN que
son las unidades de la
herencia.
 Los genes controlan
características como:
 Color del pelo
 Tipo de sangre
 Color de la piel
 Color de los ojos

6.  Una molécula de ADN se
compone de dos cadenas
de nucleótidos unidas
por puentes de
hidrógeno entre las
bases nitrogenadas.
 Las cadenas de
nucleótidos forman una
espiral alrededor de un
centro común.
 La forma espiral de la
molécula es una doble
hélice.
Estructura del ADNEstructura del ADN

7. Estructura del ADN
 Los nucleótidos están unidos por enlaces
entre el grupo fosfato de un nucleótido y el
azúcar del siguiente nucleótido.
 Se forma una larga cadena de nucleótidos
enlazados del fosfato al azúcar.
 Las bases nitrogenadas se extienden hacia
dentro desde la cadena azúcar-fosfato. En
el ADN hay 4 bases:
 adenina (A), citosina (C), guanina (G) y
timina (T).

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

9. REPLICACION
 Es el proceso
mediante el cual la
molécula de ADN
hace copias de sí
misma (y, por tanto
del cromosoma).
 En el núcleo hay
muchos nucleótidos
libres que son los
bloques de
construcción del
nuevo ADN .

10. Características de la Replicación
 Es semiconservativa
 Es ordenada, secuencial, uni y
bidireccional, las hebras van en dirección
de 3’ a 5’ y la otra en dirección de 5’ a 3’,
 Son antiparalelas
 Requiere de un molde y un cebador
 Es discontinua, una hebra se sintetiza en
fragmentos de ARN y ADN (F.O.)
 Utiliza sustratos activados dNTPs
 Es el proceso enzimático más exacto que
se conoce.
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11. Modelos de replicación:
conservativo
semi-conservativo
disperso

12. ¿ unidireccional /
bidireccional ?
Direccionalidad
de la replicación:

13. Formas de replicación:
En general, es Bidireccional:
• genomas bacterianos
• cromosomas de células eucariotas
En algunos casos es Unidireccional,
ej:
• en el ADN mitocondrial
• en algunos virus

14. Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
14
Las polimerasas
conocidas añaden
nucleótidos
solamente en la
dirección 5’ → 3’
5’3’

15. 15
La Replicación
Enzimas:
Topoisomerasas
Helicasas
SSB
Primasa
ADN pol I
ADN pol III
DNA ligasa

16. Etapas de la Replicación
1. Iniciación: Participan las
enzimas Helicasa que
abre la cadena y ATP,
requiere de unas
proteínas de unión simple
que protegen a las
cadenas de ADN
separadas, y se forma un
promotor replicativo
móvil. Se adiciona un
segmento corto de RNA
(10-200 nt de largo) por
acción de la RNA
polimerasa.
16

17. Modelo de acción de las helicasas
G. Waksman from S. Korolev et al., Cell (1997) 90:635-647.
Helicasas:
catalizan el desenrollamiento de la doble hélice,
rompen los puentes de hidrógeno

18. Etapas de la Replicación
2. Elongación: participa la ADN polimerasa
III que replica el ADN, requiere de d-NTP.
Se forman enlaces entre los fosfatos y los
azúcares de los nucleótidos que se han
apareado con las cadenas de ADN. El
resultado es que se forman dos copias
idénticas de la molécula original de ADN.
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19. Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
19
El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria

20. Tema 6: Estructura y replicación del
material genético
20
El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria

21. 3. Terminación: participan las ADN
polimerasa I que saca los fragmentos
de Okasaki y coloca ADN (su función es
reparar y replicar), requiere de NAD y la
ADN ligasa que une los segmentos
contiguos de ADN.
Las dos nuevas moléculas de ADN se
enroscan y de nuevo toman la forma de
una doble hélice.
Etapas de la Replicación

22. DNA pol I: en la replicación, sustituye el ARN
(cebador) por ADN
ADNARN
dTTP
PPi
H20
UMP
T
A
U
T
A
A

23. DNA ligasa: une los segmentos
contiguos de DNA en la reacción

24. 24
Etapas de la Replicación

25. Topoisomerasas de tipo I : cortan 1 sola hebra
La enzima se une covalentemente al extremo 5’
del corte formando un enlace fosfodiester con
el OH- de la Tyr en el sitio activo.

26. Topoisomerasas de tipo II: corte de las 2 hebras
ADN girasa, la mas importante en la replicación de
E. coli, adelante y atrás de la horquilla. Es un tetrámero.

27. 27
Replicación del DNAReplicación del DNA
•Replicación: continua (cadena adelantada,
cebador sólo inicio) y discontinua (cadena
retrasada)
•Discontinua
•Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos
añadido por enzima primasa o RNA pol que
provee 3’ OH.
•Fragmento de Okazaki por DNA pol III
(1500 bp en procariotas y 150 en
eucariotas)
•Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena
huecos (gap)
•Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster)

28. Son eficaces drogas antibacterianas que
inhiben a las topoisomerasas
Ejemplos:
 El ácido nalidíxico- antibiótico utilizado en
infecciones de las vias urinarias. Se une a
la subunidad A de la girasa
 Novobiocina : se une a la subunidad B
Inhibidores de la Replicación

29. Replicación : Procariontes
• 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
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30. Replicación : Eucariontes
• Eucariotas
• 5 polimerasas
∀α y β principal en replicación
∀δ, ε y γ 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
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31. Comparación de las polimerasas de DNA
procariotas y eucariotas
E.
Coli
Mamífero Función
I α Llenado de huecos y síntesis de la
cadena retardada
II ε Corrección de lectura y reparación
de DNA
β Reparación de DNA
γ Síntesis de DNA mitocondrial
III δ Síntesis procesiva de la cadena lider

32. Genoma Mitocondrial
 El genoma mitocondrial consiste en una sola
molécula de ADN, cerrada y circular de dos hebras
enrolladas entre sí.
 El número de copias en cada mitocondria es
numeroso y por ello en cada célula hay varios
miles de ADN mitocondrial.
 Los genes del ADN mitocondrial se distribuyen
entre sus dos cadenas. Cuenta con un total de 37
genes de los que la mayor parte han de usarse para
la maquinaria de síntesis de proteínas. 32

33. Herencia del DNA mitocondrial
•Participa : γ- Polimerasa
•Región hipervariable. Genoma de 16571 pares de
bases: Hebra pesada (H), Hebra liviana (L).

34. Características del genoma mitocondrial
 El mtDNA carece de intrones
 No cumple la universalidad del código genético ya que el
codón UGA codifica para el triptófano y el AUA para la
metionina.
 Los codones AGA y AGG son codones de terminación y no
existe tRNA para ellos. (Rubio, 1995)
 Vulnerabilidad, Variabilidad y Gran posibilidad de mutación
 Herencia materna
 Daño acumulativo con envejecimiento y Enf. Degenerativas
 No existen sistemas de reparación
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35. Muchas Gracias
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