Hipótesis conservativajapt.es/bio2bach/AN_EXPRESIONGENICA/repliADN.pdf · José Antonio Pascual Trillo (accesible en ) Hipótesis conservativa Hipótesis semiconservativa Hipótesis

Presentación organizada con fines didácticos por

José Antonio Pascual Trillo (accesible en www.japt.es )

http://www.japt.es/

Hipótesis conservativa

Hipótesis semiconservativa

Hipótesis dispersiva

La replicación del ADN

Presentación organizada por José Antonio Pascual Trillo

Demostración:

Experimentos de Meselson y Stahl (1958)

LA REPLICACIÓN DEL ADN BACTERIANO SE AJUSTA AL MODELO SEMICONSERVATIVO:

EXPERIMENTOS DE MESELSON Y STAHL (1958)



Cairns en 1963, llevó a cabo

otro experimento en la bacteria

E. coli que además de

demostrar que la replicación

del ADN se ajustaba al

modelo semiconservativo,

también demostraba que el

ADN bacteriano (de E. coli)

es circular.

La Timidina con Tritio (H3) da autorradiografias de puntos en emulsiones fotográficas



EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR: EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963)

Cairns (1963) interpretó que el cromosoma de E. coli era circular y que se replicada de modo

semiconservativo.

También supuso que existía un punto de inicio de la replicación, un origen, y un punto de crecimiento (PC). Sin

embargo, esta interpretación fue errónea, ya que en E. coli existe un solo punto de iniciación de la Replicación

(Ori C) pero existen dos puntos de crecimiento (PC), ya que la replicación en E. coli es bidireccional.

EL ADN BACTERIANO ES CIRCULAR: EXPERIMENTO DE CAIRNS (1963)



Tanto en procariotas como en eucariotas, la replicación es semiconservativa y

bidireccional.

Existe una hebra conductora y una hebra retardada (con lectura por

fragmentos de Okazaki)

REPLICACIÓN La replicación del ADN


En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y, a partir de este único

punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de

crecimiento (PC) u horquillas de replicación.

Al ser el cromosoma bacteriano una unidad de replicación se le denomina replicón.

CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS ÚNICO PUNTO DE ORIGEN: REPLICÓN



CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN EUCARIONTES VARIOS PUNTOS DE ORIGEN: VARIOS “REPLICONES” O

BURBUJAS DE REPLICACIÓN





Diferencias entre procariotas y eucariotas UNO O VARIOS “REPLICONES” O BURBUJAS DE REPLICACIÓN



Replicación en procariotas

1ª etapa: INICIACIÓN

Desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en punto ORI-C (pto de inicio).

Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma

- Helicasas: desenrrollamiento y separación de hebras

- Girasas y topoisomerasas: eliminan las tensiones de la torsión.

- Proteínas estabilizadoras SSB: mantienen separadas las hebras




2ª etapa. ELONGACIÓN (1)

síntesis de las nuevas hebras de ADN. - Actúa la ARN polimerasa dependiente de ADN (Primasa): sintetiza un fragmento de ARN (cebador o

primer)

-A continuación interviene la ADN polimerasa III que lee en sentido 3’-5’ y sintetiza las nuevas hebras en

sentido 5´-3. Por ello:

La cadena 3´-5´ (cadena conductora o molde) es leída por la ADN polimerasa III sin problemas.

La cadena 5´-3´ (cadena retardada) se lee en sentido inverso por pequeños fragmentos (de Okazaki)

que más tarde se unen (por eso va más lenta)

Cadena molde 3’-5’

Cadena retardada 5’-3’

La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (primasa). El cebador será eliminado

posteriormente.




2ª etapa. ELONGACIÓN (2)

síntesis la cadena retardada de ADN (a partir de los fragmentos de Okazaki)

En la cadena retardada (5´-3´ ), al llegar la ADN Pol-III a contactar con un cebador de otro fragmento de

Okazaki :

• Se debe eliminar el ARN cebador : lo hace la ADN Polimerasa I

• Se debe rellenar el hueco del cebador con ADN (¿lo hace la ADN Pol-I y/o la ADN Pol-III?)

• Se deben unir los dos fragmentos de ADN: lo hace la ADN ligasa

Cadena molde 3’-5’

Cadena retardada 5’-3’

1. La ADN polimerasa III llega a contactar con el ARN cebador de otros fragmentos




2. La ADN polimerasa I eliminar el ARN cebador o “primer”

3. La ADN ligasa une los fragmentos de ADN

3ª etapa: CORRECCIÓN DE ERRORES

Se produce un sistema de revisión y corrección en el que intervienen varias enzimas :

- ADN polimerasas en actividad endonucleasa y exonucleasa, que detectan y cortan los segmentos

erróneos.

- ADN polimerasas en actividad polimerasa, que rellenan correctamente los huecos con secuencias

correctas

- ADN ligasas que unen los extremos corregidos y el resto de la cadena.




DESENRROLLAMIENTO SINTESIS DE CADENA EMPALME Y CORRECIÓN

Helicasas

Topoisomerasas / girasas

Proteínas estabilizantes SSB

ARN polimerasa: Primasa

ADN polimerasa III y I

ADN ligasa

ADN polimerasas I, II y III

ADN ligasas

Endo y exonucleasas




Complejo enzimático u holoenzima de ADN pol III

Enzimas de replicación (faltan ADN ligasas)




SSB

ARN Polimerasa













Es similar a la de los procariontes en cuanto a semiconservativa y bidireccional.

También existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos

de Okazaki. Pero los fragmentos son más pequeños en eucariotas.

REPLICACIÓN EN EUCARIONTES (diferencias con bacterias)



Los eucariontes, a

diferencia de lo que sucede

en bacterias, poseen

muchos orígenes de

replicación, y como

consecuencia, muchos

replicones (unidades de

replicación).




Los ADN de eucariotas

están unidos a histonas

(nucleosomas).

Por ello, la replicación se

coordina con la síntesis de

histonas



La ligada a la

cadena retardada

adquiere histonas

nuevas


La cadena ligada a la

hebra conductora o

molde es la que se queda

con las histonas viejas.

Las polimerasas de procariotas y eucariotas son diferentes : las de

bacterias se numeran con números romanos, y las de eucariotas con letras

griegas)




En eucariotas la polimerización de cada cadena (molde y

retardada) la realiza una enzima diferente: δ y α

respectivamente

(En procariotas ambas la realiza la misma polimerasa :III)

ENZIMA FUNCIÓN

ADN Pol I Eliminación del ARN cebador o primer

ADN Pol II

Reparaciones

ADN Pol III Síntesis del ADN en ambas cadenas

ADN Pol IV

Reparaciones

ADN Pol V

Reparaciones

ENZIMA FUNCIÓN

ADN Pol α Síntesis hebra retardada. Síntesis del cebador o primer

ADN Pol β

Unión de los fragmentos de Okazaki

ADN Pol γ Síntesis del ADN mitocondrial

ADN Pol δ

Síntesis de la hebra conductora

ADN Pol ε

Polimerización de los fragmentos de Okazaki

Procariotas Eucariotas

La replicación de los extremos de las fibras cromosómicas (telómeros) no

se puede lograr completamente en eucariotas




Las telomerasas (ribonucleoproteínas

con actividad retrotranscriptasa)

alargan las fibras de ADN con secuencias

repetitivas

Células con telomerasas activas (muchas divisiones)

Acortamiento de los extremos:

“Reloj biológico”: envejecimiento celular

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