Replicación 2024.pptx

UNIVERSIDAD SALVADOREÑA ALBERTO MASFERRER FACULTAD DE MEDICINA BIOQUÍMICA MÉDICA II CICLO I-2024 REPLICACIÓN DEL ADN Abril del 2024 Ricardo Antonio Domínguez Rivera Licenciado en Ciencias Químicas Esquematizar el Dogma Central de la Biología molecular y explicar lo que representa. Definir replicació...

UNIVERSIDAD SALVADOREÑA ALBERTO MASFERRER FACULTAD DE MEDICINA BIOQUÍMICA MÉDICA II CICLO I-2024 REPLICACIÓN DEL ADN Abril del 2024 Ricardo Antonio Domínguez Rivera Licenciado en Ciencias Químicas Esquematizar el Dogma Central de la Biología molecular y explicar lo que representa. Definir replicación, explicar su objetivo y recordar sus requerimientos y productos. Explicar la acción de la helicasa, las topoisomerasas, las proteínas SSB, la primasa, y la DNA ligasa en el proceso de replicación. Explicar la razón de la formación de fragmentos de Okasaki durante la replicación. Analizar el mecanismo fundamental de la replicación y explicar por qué se dice que la replicación es semi conservativa. Explicar las características de la replicación en eucariotas y recordar cuáles son comunes a los procariotas. Deducir las consecuencias de los errores en la replicación para las células y organismos. OBJETIVOS DE LA CLASE INTRODUCCIÓN DOGMA Proposición tenida por cierta y como principio innegable. Fundamentos o puntos capitales de un sistema, ciencia o doctrina. INTRODUCCIÓN El flujo de información del ADN al ARN y a las proteínas se denomina «dogma central» de la biología molecular y permite describir a todos los organismos, con excepción de algunos virus que tienen ARN como depósito información genética. de su REPLICACIÓN : Es un proceso complejo por el cual a partir de una molécula de doble cadena, se sintetizan 2 moléculas hijas idénticas de ADN; cada una de doble cadena. TRANSCRIPCIÓN: Es la síntesis de ARN dirigida por ADN TRADUCCIÓN: Es la síntesis de proteínas dirigida por ARN REPLICACIÓN La síntesis de ADN o duplicación. Cada una de las dos hebras progenitoras, sirve como molde para la síntesis de una hebra complementaria. El proceso es semiconservativo Para su estudio y mejor comprensión, como la mayoría de los procesos celulares, la replicación se ha dividido en tres fases: inicio, elongación y terminación. La replicación requiere entonces 1 molécula de ADN, produciendo otras 2 nuevas. Replicación Topoisomerasa s Proteínas SSB Separación de las 2 hebras de ADN Formación de horquilla de replicación Síntesis Primasa RNA Polimerasa DNA Polimerasa Hebra Conductora Síntesis Continua: Cebador + Copia de ADN Hebra retardada Síntesis discontinua Fragmentos de Okazaki Finalizació n ADN Polimeras a Digestión de cebadores Síntesis de ADN ADN LIGASA Unión de Fragmentos Creación de enlaces Iniciación Helicasas ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN LA REPLICACIÓN ADN PROCARIOTA ENZIMA FUNCIÓN HELICASA Cataliza la separación de las cadenas TOPOISOMERASAS POLIMERASA I Alivian el superenrollamiento en la doble cadena parenteral, efecto de la separación de las cadenas. Relleno del hueco después de la eliminación del cebador de ARN. Reparación del ADN Eliminación del ARN cebador. Actividad 5´-3’ o 3´- 5’ POLIMERASA II Reparación del ADN POLIMERASA III Replicación- síntesis de DNA PRIMASA Sintetiza el cebador (ARN) Replicación: Inicio No es al azar 2 horquillas de replicación Las dos cadenas del ADN se separan. La replicación del ADN comienza en una única secuencia de nucleótidos, un sitio conocido como el origen de la replicación, u ori, oriC. Replicación: Inicio El ori incluye segmentos ricos en adenina y timina. En los eucariotas la replicación comienza en múltiples sitios a lo largo de la hélice de ADN. Tener múltiples orígenes de replicación proporciona rapidez al mecanismo de replicación, dada la longitud de las moléculas de ADN eucariota. Formación de la horquilla de replicación A medida que las dos hebras se desenrollan y separan, tiene lugar la síntesis en dos horquillas de replicación que se separan del origen en direcciones opuestas (bidireccionalmente), generando una burbuja de replicación. El término horquilla de replicación deriva de la estructura en forma de “Y” en la que los dientes de la horquilla representan las hebras separadas. DESENRROLLAMIENTO DE LAS CADENAS PROGENITORAS Las proteínas SSB no son enzimas, sino que actúan alterando el equilibrio entre El ADN bicatenario y el ADN monocatenario en la dirección de las formas de hebra simple. Estas proteínas no sólo mantienen las dos hebras de ADN separadas en el área de origen de replicación, proporcionando así la plantilla de hebra simple requerida por las polimerasas, sino que también protegen al ADN de las nucleasas que degradan el ADN monocatenario. Las helicasas requieren la energía proporcionada por el ATP. La separación en la horquilla de replicación provoca el superenrollamiento en otras regiones de la molécula de ADN. La DnaB es la principal helicasa de la replicación en E. coli. Su Unión al ADN requiere DnaC. Las ADN polimerasas no pueden sintetizar la hebra complementaria de ADN a partir de ADN directamente. Para poder hacerlo, emplean un segmento corto de ARN complementario a la cadena molde de ADN, dicho segmento se conoce como ARN cebador o primer. Las ADN polimerasas se valen del extremo OH libre en la posición 3’ del cebador para anclarse y comenzar a añadir los nucleótidos complementarios a la cadena de ADN molde. Replicación: Elongación La ADN polimerasa añade nucleótidos uno por uno complementarios a la cadena molde. La función PCNA (cofactor de la ADN polimerasa) es mantener la ADN polimerasa en contacto con la cadena molde Superenrollamiento Superenrollamientos positivos por delante de la horquilla de inicio Superenrollamientos negativos situados posterior a la horquilla Para solucionar este problema existe un grupo de enzimas llamadas topoisomerasas del ADN Dirección de la replicación del ADN Las polimerasas del ADN responsables de copiar las plantillas de ADN solo pueden “leer” las secuencias de nucleótidos originales en la dirección 3’→5’ y se sintetizan las hebras nuevas de ADN solo en dirección 5’→3’ (antiparalela) Replicación: Elongación La elongación de la cadena de ADN esta catalizada por la enzima de múltiples unidades ADN polimerasa III La ADN pol III usa el grupo hidroxilo 3’ del ARN cebador Para que se produzca la elongación del ADN deben estar presentes los cuatro sustratos Replicación: Finalización Uno de los pasos cruciales en el proceso de terminación es completar la síntesis de la cadena retardada y unir los fragmentos de Okazaki → MADURACIÓN Requiere la eliminación de los cebadores La elongación del fragmento de ADN adyacente La unión de los extremos resultantes para formar una cadena continua Escisión de ARN cebadores y su sustitución por ADN La ADN pol III continúa la síntesis del ADN en la hebra retrasada hasta que queda bloqueada por la proximidad a un ARN cebador. Cuando esto se produce, se escinde el ARN y la AND pol I llena el hueco. La ADN pol I tiene también una actividad exonucleasa 5’→3’ que es capaz de eliminar hidrolíticamente el ARN cebador. Unión de los extremos resultantes REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS Los ARN cebadores son eliminados por la RNasa H (ribonulceasa H) y la endonucleasa flap1 (FEN1) en vez de por una ADN polimerasa. REPLICACION DEL ADN EN EUCARIOTAS Ciclo celular: El período que precede a la replicación se llama fase G1 (Gap1) La replicación del ADN tiene lugar durante la fase S (síntesis). Después de la síntesis del ADN hay otro período (fase G2 o Gap 2) previo a la mitosis (M). ADN polimerasa de eucariotas Se han identificado al menos cinco ADN pol, de fidelidad elevada en la replicación, fundamentales en eucariotas, que se han clasificado en función de su peso molecular, su ubicación celular, su sensibilidad a los inhibidores y las plantillas o los sustratos en los que actúan ADN polimerasa de eucariotas POLIMERASA α Actividad primasa: sintetiza ARN cebador corto que posteriormente elonga por la actividad de la polimerasa 5´-3´ Inicia la síntesis de ADN de las hebras en las hebras adelantadas y al inicio de cada fragmento de Okazaki. POLIMERASA β Interviene en el relleno de los huecos de la reparación del ADN POLIMERASA γ Replica el ADN mitocondrial en sentido 3´a 5´ POLIMERASA δ Síntesis progresiva de ADN en las cadenas conductora y retrasada Principal enzima replicativa. POLIMERASA ε Se recluta para completar la síntesis de ADN en la hebra adelantada. Telómeros Son complejos de ADN no codificantes y proteínas localizados en los extremos de los cromosomas lineales. Mantienen la integridad estructural del cromosoma al prevenir el ataque de nucleasas y hacer posible que los sistemas de reparación distingan un extremo verdadero de una rotura en el ADN bicatenario. Acortamiento de telómeros: Una vez que los telómeros se acortan más allá de una cierta longitud critica, la célula no puede dividirse mas y se dice que es senescente (que envejece). En las células germinales y otras células totipotenciales (madre), así como en las células cancerosas, los telómeros no se acortan y las células no envejecen. Esto se debe a la presencia de una ribonucleoproteína, la telomerasa, que mantiene la longitud de los telómeros en estas células. Errores de la replicación El ADN está constantemente sometido a las agresiones ambientales que causan la alteración o la eliminación de las bases nucleótidos. Los agentes perjudiciales pueden ser productos químicos o radiación Errores de la replicación Corrección de las alteraciones de bases (reparación por escisión de bases). Eliminación de bases anómalas Reconocimiento y reparación de un sitio AP (sin base) 30 Características de la replicación Cuestionario 1. ¿QUÉ ES LA REPLICACIÓN DEL ADN? 2. ¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DE LAS POLIMERASAS? 3. ¿CUALES EL LA PRINCIPAL POLIMERASA LIGADA A LA REPLICACION ? 4. ¿CUÁL ES LA FUNCION DE LAS LIGASAS? 5. ¿EN QUÉ CONSISTEN LOS FRAGMENTOS DE OKASAKI? 6. ¿QUÉ ES EL PRIMER O CEBADOR? 7. ¿QUÉ COMPUESTOS FORMA EL COMPLEJO PRECEBADOR? 8. ¿QUÉ ES LA HORQUILLA DE REPLICACIÓN 9. ¿EN QUÉ FASE DEL CICLO CELULAR SE DA LA REPLICACION DEL ADN. Bibliografía Bioquímica Denise Ferrier Bioquímica básica médica. MARKS Bioquímica ilustrada. Harper Biología molecular y celular. Karp