DUPLICACION DEL ADN

DUPLICACION DEL ADN

1. • Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el DNA tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

   • MODELOS DE REPLICACIÓN
     • • Conservadora,
     • • Dispersora,
     • • Semiconservadora (mecanismo real)
     • En cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales, y por eso se dice que la replicación del DNA es semi-conservadora.
       • BIDIRECCIONALIDAD
         • El movimiento de la horquilla es bidireccional en la mayoría de los casos, es decir, a partir de un punto se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos, que avanza en dirección a la región de DNA no duplicado dejando atrás los dos moldes de DNA de cadena simple donde se está produciendo la replicación.

2. SEMIDESCONTINUIDAD

   • La replicación siempre se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA. Esto plantea un problema, y es que las cadenas tienen que crecer simultáneamente a pesar de que son antiparalelas, es decir, que cada cadena tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3' de la otra cadena.
     • DNA POLIMERASA
       • La DNA polimerasa es la enzima que cataliza la síntesis de la nueva cadena de DNA a partir de desoxirribonucleótidos y de la molécula de DNA plantilla o molde que es la que será replicada. La enzima copia la cadena de nucleótidos de forma complementaria (A por T, C por G) para dar a cada célula hija una copia del DNA durante la replicación.
         • TERMINACIÓN
           • El final de la replicación se produce cuando la DNA polimerasa III se encuentra con una secuencia de terminación (secuencia ter). Se produce entonces el desacople de todo el replisoma y la finalización de la replicación.
             • • Se dieron muchas hipótesis sobre como se dupllicaba el ADN hasta que Watson y Crick propusieron la hipótesis semiconservativa, según la cual, las nuevas moléculas de ADN formadas a partir de otra antigua, tienen una hebra antigua y otra nueva.

3. Función correctora

   • • Además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3', que les confiere la capacidad de degradar el DNA partiendo de un extremo de éste. Es importante que existan estos mecanismos de corrección ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del DNA darían lugar a mutaciones.
     • Iniciación:
       • • Lugar exacto donde se inicia la copia del ADN, la iniciación la producen 2 enzimas: la girasa y la helicasa. Al lado de la helicasa se coloca el complejo proteico llamado factor de transcripción (indica el inicio de la copia)
   • INICIACIÓN
     • Proteína iniciadora: desnaturalización del DNA y reclutamiento de proteínas. El origen de replicación aparece en naranja. INICIACIÓN Para que pueda formarse la horquilla de replicación es necesario que las dos cadenas se separen para sintetizar el cebador y el DNA de la cadena de nueva síntesis. Para ello el DNA debe desenrollarse y el punto de partida viene determinado por una secuencia específica de nucleótidos conocida como origen de replicación. (Adenina y Timina)
       • El proceso de la replicación
         • ➢ Iniciación. Involucra el reconocimiento de la posición en dónde empieza la replicación de una molécula de DNA
         • ➢ Elongación. Eventos de la horquilla de replicación en dónde es sintetizada una hebra complementaria.
         • ✓ Empieza en una secuencia conocida como origen de replicación
         • ✓ Generalmente se inician dos horquillas de replicación de cada origen (bidireccional).
           • ✓ En eucariontes hay múltiples orígenes para cada cromosoma.
         • ✓ Un genoma circular bacteriano presenta un solo origen de replicación.

4. GENERAL

   • • La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación.
     • Elongación o alargamiento
       • ✓ Dificultades
         • ✓ Las dos hebras tienen que ser copiadas al mismo tiempo y la polimerasa solo copia de 5’--> 3’
           • ✓ La hebra retardada debe copiarse de manera discontinua produciendo fragmentos cortos.
             • La DNA polimerasa necesita cebadores que proporcionen extremos 3’
               • • Una vez que se abre la molécula, se forma una área conocida como "burbuja de replicación" en ella se encuentran las "horquillas de replicación" . Por acción de el ADN polimerasa los nuevos nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas múltiples. El ADN se replica en toda longitud por confluencia de las "burbujas".
                 • •Dado que las cadenas del ADN son anti paralelas, y que la replicación procede solo en la dirección 5' - 3' en ambas cadenas, donde, una cadena formará una copia continua, mientras que en la otra se formarán una serie de fragmentos cortos conocidos como fragmentos de Okazaki . La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena guía, delantera ó adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada ó rezagada.
   • • La topoisomerasa impide que el DNA se enrede debido al super-enrollamiento producido por la separación de la doble hélice.
     • • Las proteínas SSB se unen la hebra discontinua de DNA, impidiendo que ésta se una consigo misma.
       • La RNA primasa sintetiza el cebador de RNA necesario para la síntesis de la cadena complementaria a la cadena rezagada.
         • ELONGACIÓN
           • Enzimas que participan en la replicación: helicasa, proteínas SSB, topoisomerasa, RNA primasa, Holoenzima DNA Pol III
             • cadenas añadiendo nucleótidos sobre el molde. Esta síntesis se da bidireccionalmente desde cada origen, con dos horquillas de replicación que avanzan en sentido opuesto. Cuando el avance de dos horquillas adyacentes las lleva a encontrarse, es decir, cuando dos burbujas se tocan, se fusionan, y cuando todas se han fusionado todo el cromosoma ha quedado replicado
               • Hebra rezagada: síntesis de cebadores, unión de fragmentos de Okazaki y eliminación de los cebadores Puesto que la holoenzima ADN Pol III necesita de un extremo 3'-OH libre, es necesario que una RNA primasa catalice la formación de un fragmento corto específico de RNA llamado cebador, que determinará el punto por donde la DNA polimerasa comienza a añadir nucleótidos. Pero debido a la unidireccionalidad de la actividad polimerasa de la DNA Pol III, que sólo es capaz de sintetizar en sentido 5´ → 3', la replicación sólo puede ser continua en la hebra adelantada; en la hebra rezagada es discontinua, dando lugar a los fragmentos de Okazaki.
   • • La DNA polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada.
     • • La DNA ligasa une los fragmentos de Okazaki