bf-tema 3 metabolismo de Ácidos nucleicos
TRANSCRIPT
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 1 de 14
TEMA 3 METABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLEICOS. REPLICACIÓN
Replicación: proceso donde se copia todo el DNA paterno, para producir dos copias de DNA
hijas idénticas. Esto va a permitir que la información pase de una generación a otra. La
replicación del material genético tiene lugar durante la fase S del ciclo celular. La molécula de
DNA tiene dos cadenas que presentan complementaridad y son antiparalelas. La replicación es
semiconservadora, las dos hebras paternas van actuar como molde para la síntesis de una
nueva hebra. Teniendo la cadena hija, una hebra vieja parental, y otra nueva.
Según sea procariota o eucariota hay uno o varios orígenes de
replicación respectivamente.
El experimento de Cairns demostró que la replicación era
bidireccional, con dos horquillas de replicación. Si fuera
unidireccional, se vería en dicho experimento una sola hebra
marcada, en lugar de ver las dos vistas de la bidireccionalidad.
Hay excepciones que no presentan bidireccionalidad como en las
mitocondrias.
La replicación transcurre en dirección 5´3´ por lo que solo se pueden añadiré nucleótidos al
extremo 3´, nunca al 5´. En cada horquilla de replicación se tiene que sintetizar dos cadenas.
En cada horquilla habrá una que se sintetice de manera continua en 5´3´desde el origen de
replicación, en la dirección de avance de la horquilla, a esta se le llama cadena conductora. La
otra que se sintetiza en la horquilla, es la llamada cadena retardada o rezagada, y lo hace de
manera discontinua debido a que no hay síntesis 3´5´, a partir de los fragmentos de Okazaki,
que luego se unirán.
La síntesis de DNA es siempre 5´3´, se dice que la replicación es semidiscontinua.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 2 de 14
Replicación en Procariotas
DNA Polimerasas
Las DNA polimerasas son las enzimas encargadas de la síntesis de DNA. Hay 5 DNA polimerasas
distintas nombradas con números romanos según el orden de descubrimiento. La I y la III
participan en la replicación. La I, II, IV y V en procesos de reparación.
Se caracterizan porque necesitan un molde, es decir un fragmento de cadena abierta sencilla a
la que va añadiendo nucleótidos según la regla de apareamiento de bases.
La enzima no es capaz de iniciar cadena, todas requieren un cebador, que es un fragmento de
cadena polinucleotídica, complementaria con el extremo del molde, 3´con el –OH libre, para
añadir nucleótidos a esta cadena en 5´3´. El cebador puede ser DNA o RNA, permitiendo
que se inicien cadenas con RNA y se terminen con DNA. El extremo 3´ libre se llama extremo
cebador.
El proceso de crecimiento de la cadena polinucleotídica necesita la presencia de magnesio,
uno que va a estar unido a la enzima (metaloenzimas) y otro unido a los nucleótidos (dNTP , 3
fosfatos, el más cercano a la ribosa alfa beta y gamma, pueden formar complejos con cationes
divalentes como el magnesio).
La enzima cataliza el ataque nucleofílico del hidroxilo libre del cebador de la cadena en
crecimiento, sobre el átomo de fosforo de la posición alfa del nucleótido entrante. Se libera
pirofosfato del nucleótido entrante y se forma un nuevo enlace fosfodiester.
En principio la reacción casi no produce variación de energía libre. El pirofosfato que se
produce en las células enseguida se hidroliza por las pirofosfatasas para dar dos moléculas de
fosfato y esta reacción si que tiene una variación de energía libre de aproximadamente -
7kcal/mol. El pirofosfato transcurre por tanto en el proceso de síntesis debido a esto. Las
cadenas crecen por lo tanto por el extremo 3' y a una velocidad que depende mucho de las
polimerasas. PPi Pirofosfatasa 2Pi AGº= -7 Kcal/mol
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 3 de 14
La polimerización está catalizada por un solo centro activo, al que puede entrar cualquier dNTP
(desoxinucleótido), pero solo se formará un enlace fosfodiester, es decir solo actuará la enzima
cuando el nucleótido que entre sea complementario con el molde. Esto se debe a las dos
conformaciones de la enzima; una abierta inactiva donde puede entrar cualquier dNTP, que
produce una modificación a una conformación cerrada, que solo se produce cuando el
desoxinucleótido que ha entrado es complementario con el de la molde siendo el
apareamiento perfecto. Si no se llega a esta forma cerrada no se producirá apareamiento y no
habrá actividad. Es decir la forma cerrada es la forma activa.
Las DNA polimerasas presentan progresividad, es decir pueden realizar varias reacciones
consecutivas, antes de separarse del sustrato. La I presenta un progresividad de 20-30
nucleótidos y la III de 500.000 nucleótidos es decir de casi todo el proceso de replicación.
Además de la actividad polimerasa presenta una actividad exonucleasa 3´5´que permite la
eliminación de nucleótidos erróneos (a veces también los correctos). Se dice que tiene un
sistema de corrección a prueba de fallos. Esta actividad está presente en un centro activo
distinto a la actividad polimerasa.
Cuando se añade un nucleótido incorrecto, la polimerasa va hacer pasar la zona de doble
cadena por un estrechamiento de manera que va a comprobar la disposición de los
nucleótidos y si esta es correcta, si es incorrecta, retrocederá, colocándose en el centro activo
de actividad exonucleasa, eliminando el nucleótido mal incorporado.
Hay veces que elimina incluso los que están bien apareados. Por cada 10 nucleótidos con
actividad polimerasa, se elimina 1 por actividad exonucleasa. Esto le sale caro a la célula pero a
cambio la fidelidad es muy alta.
-DNA pol I
Es una enzima pequeña que esta formada por una sola cadena polinucleotídica, de
aproximadamente unos 100000 Daltons, pero tiene dos
dominios estructurales fácilmente separables cuando
tratamos con proteasas.
En el dominio grande (fragmento Klenow), presenta actividad
polimerasa en un lado y exonucleasa 3´5 ´en el otro. En el
dominio pequeño tiene actividad exonucleasa
5´3´importante durante el proceso de replicación, es capaz
de quitar nucleótidos al cebador por el lado contrario, por el
extremo 5' del cebador. La exonucleasa 5' → 3' está activa
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 4 de 14
sobre todo cuando la enzima esta actuando también con actividad polimerasa.
La enzima va a ser la encargada de eliminar los cebadores de RNA de los fragmentos de
Okazaki, sustituyéndolos por DNA, dándose un cambio de mella, Esta actividad exonucleasa 5'
→ 3' sólo la tiene la ADN polimerasa I. La mella, (falta de un enlace fosfodiéster ) antes de
unirse y formar el enlace fosfodiéster realizada por la ligasa, debe quitarse el RNA, de esto se
encarga la DNA polimerasa I. Se coloca en el sitio de mella y con su actividad exonucleasa 5' →
3' quita nucleótidos por el extremo 5' y con su actividad polimerasa va añadienndo nucleótidos
de DNA al extremo hidroxilo 3' del fragmento de Okazaki anterior. Elimina el RNA de los
extremos de los fragmentos de Okazaki.
El fragmento de Klenow se utiliza para la síntesis de DNA. Tiene forma de mano derecha.
-DNA pol III
Encargada de la síntesis de DNA.
Presenta una progresividad alta, actividad catalítica alta,
es muy diferente a pol I. Está formada por muchas
subunidades (10 subunidades distintas) que constituyen lo
que se denomina holoenzima DNA pol III. (Holoenzima:
muchas subunidades que están juntas pero que en
ocasiones pueden estar separadas).
Tiene 2 núcleos, uno encargado de la síntesis continua de
la cadena conductora, y otro encargado de la síntesis
discontinua de la retardada. Uno α con actividad
polimerasa y otro ε (épsilon) con actividad exonucleasa
3´5´. Y una subunidad θ (theta) de función no conocida.
Tiene 2 anillos β, uno cada núcleo, formado por 2 subunidades que forman entre las dos un
anillo por el que puede pasar un dúplex (doble
hélice) formado por DNA molde y DNA cebador.
También tienen un complejo gamma-tau (γ-τ), que
es un complejo cargador del anillo. Su misión es
abrir las dos subunidades β, meter en su interior el
DNA y luego cerrarlo. Mediante un proceso que
consume ATP. Pasando el anillo β al núcleo una vez
cargado. En este complejo, las τ se encargan de
mantener unido el holoenzima, ya que cada una de
ellas está unida a un núcleo y también le van a servir
para unirse a la helicasa en el replisoma.
Replisoma
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 5 de 14
-Las helicasas son enzimas encargadas de separar las dos hebras de DNA para que se copie
cada DNA, se unen a una de las hebras de DNA parental. Hay helicasas de distinto tipo:
Helicasas se mueven en dirección 5´3´.
Helicasas que lo hacen en 3´5´.
En la replicación actúa helicasa DNA B de tipo 5´3 que se une al molde y se moverá en esta
dirección, en la horquilla estará unida al molde de la cadena rezagada. La helicasa DNA B está
formada por 6 unidades idénticas, y entre ellas tiene un hueco, donde cabe una cadena
sencilla de DNA, la enzima encargada de abrir el anillo y meter el DNA es la DNA C.
Otras enzimas que participan en la replicación son las topoisomerasas.
-La topoisomerasa es la enzima encargada de deshacer los superenrollamientos. Durante la
replicación en procariotas actúan 2 topoisomerasas:
Topoisomerasa II o DNA girasa que quita los superenrollamientos por delante de la
horquilla de replicación.
Topoisomerasa IV que actúa al final de la replicación, provocando la descatenación
final entra las finalizadas dobles cadenas hijas. Cambia 2 unidades el nº de enlace cada
vez que actúa.
Otra enzima que actúa durante la replicación es SSB.
-La SSB (single strand binding) es un tetrámero formado por 3 subunidades idénticas que se
unen al DNA de cadena sencilla para impedir que las dos cadenas de la horquilla se asocien de
nuevo para formar la doble hélice. Ocupa una zona de 25-30 nucleótidos.
- Proteína DNA G o DNA polimerasa primasa: es la encargada de la síntesis de cebadores de
RNA. Tanto de las de cadena conductora como de los cebadores de los fragmentos de Okazaki
en la rezagada. La DNA G es capaz de comenzar cadena, sintetiza unos fragmentos cortos de
RNA de 5-12 nucleótidos utilizando al DNA como molde. Trabaja en dirección 5´3´. Solo está
activa en la horquilla de replicación cuando se encuentra unida a la helicasa DNA B. Como
llevan movimiento opuesto, el tiempo que permanecen unidas es muy corto, por lo que puede
ser el motivo de que los fragmentos de DNA sean tan cortos.
Todas estás proteínas se encuentran juntas en la horquilla de replicación, formando el
replisoma.
-La DNA ligasa, que a pesar de no encontrarse en el replisoma, interviene en la replicación,
sellando los huecos entre los fragmentos de Okazaki y mellas en el DNA donde falta un en lace
fosfodiester. La enzima activa el extremo 5' fosfato de uno de los fragmentos de Okazaki para
que el hidroxilo pueda atacar al fosfato.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 6 de 14
Para que actúe requiere que se active: el proceso va a requerir de energía, en eucariotas la
fuente va a ser ATP y en procariotas NAD+.
a. La enzima reacciona con ATP o NAD+ formando un intermedio enzima-AMP, que
queda unido a un resto de lisina de la proteína, liberándose pirofosfato si el sustrato
era ATP, y si era NAD+ se libera nicotin mononucleótido y se queda con AMP.
b. En el caso de las procariotas con, la enzima transfiere el AMP al extremo 5´fosfato de
uno de los fragmentos de Okazaki. Formando un intermedio AMP-DNA. Teniendo
activo el fosfato.
c. El último paso es el ataque nucleofílico del grupo hidroxilo de otro fragmento de
Okazaki sobre el fosfato formándose un enlace fosfodiester y liberándose AMP.
Fases de la Replicación Procariota
La replicación tiene lugar en tres fases: Inicio, Elongación, Terminación
- Fase de Inicio: comienza en un DNA que tenga superenrollamientos negativos en un
sitio, donde E. Coli se llama Ori C. Es una región relativamente pequeña de unos 200pb. En uno
de los extremos de Ori C hay 3 repeticiones de unas secuencias de 13 pb, rica en pb A-T. El
hecho de estas repeticiones A-T, significa que es una zona fácilmente desenrollable, llamada
DUE (elemento de desenrollamiento de DNA, DNA unbinding element). En el resto de Ori C
hay una serie de 5 (R1, R2, R3, R4, R5) secuencias de repeticiones de 9 pb (caja DNA A)
reconocidas por la proteína de DNA A. El elemento clave de la fase de inicio es la proteína
DNA A, que puede tener unido ATP o ADP. Solo cuando tiene unido ATP se une a secuencias
de la caja DNA A, uniéndose varias proteínas de DNA formándose un complejo en el que el
DNA se enrolla alrededor de un núcleo formado por 20 unidades de DNA A. La formación de
este complejo tensiona y provoca la separación de las dos cadenas de DNA parental en la zona
DUE. Formándose un complejo abierto de dos cadenas separadas unos 45 pb. Se consume
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 7 de 14
ATP. Al complejo abierto se van unir dos complejos DNA B-DNA C. El DNA C abre al DNA B y
mete en su interior la cadena molde de DNA. Por eso son dos complejos para cada cadena
molde de DNA (1 por horquilla). Al abrir el DNA B también se consume ATP.
- Fase de Elongación: el DNA G se une a DNA B (helicasa) y sintetiza un corto cebador de
RNA. El primer cebador que se sintetiza es el cebador de la cadena conductora, va a ir a la
horquilla opuesta de la helicasa de ese molde. Están en Ori C las dos. A cada horquilla de
replicación se va a unir un holoenzima DNA pol III. De este DNA pol III, el complejo cargador
del anillo unirá un anillo β al bucle del cebador y las pasará a uno de los núcleos, que será el
encargado de la síntesis de la cadena conductora que será sintetizada de forma continua y
avanzará en el mismo sentido que la horquilla de replicación. La cadena rezagada será
sintetizada en el fragmento de Okazaki, y por cada uno que haiga se tienen varias etapas que
se van a repetir de forma cíclica, sintetizando el otro núcleo de la DNA pol III, el movimiento
de la síntesis contraria al de la avance de la horquilla, por lo que durante la síntesis el DNA va
a formar un bucle, que se denomina modelo de trompón.
Síntesis de la cadena rezagada:
I. Lo primero que ocurre en la síntesis de fragmento de Okazaki, es que a la horquilla se
une DNA G que se une a helicasa DNA B, activándose, para sintetizar un fragmento de
RNA (cebador).
II. El complejo γ-τ coge el anillo β y lo abre para introducir en su interior el cebador, esto
favorece que la primasa DNA G se separe. Una vez unido el anillo β, se lo pasa al otro
núcleo de la DNA pol III. El DNA formará un bucle que va aumentando de tamaño
conforme avance la síntesis de fragmento de Okazaki. El bucle se forma por el avance
hacia arriba de la helicasa dejando cadena sencilla y por sólo añade nucleótidos al
extremo 3'. La síntesis de fragmento de Okazaki se da hasta que el núcleo se encuentra
con el fragmento de Okazaki sintetizado anteriormente. En el caso de que el
fragmento de Okazaki sea el primero, la síntesis seguirá hasta encontrarse con la
cadena conductora recién sintetizada de la cadena opuesta.
III. Los cebadores del fragmento de Okazaki se eliminan y se sustituyen por DNA, esto lo
hace la DNA pol I, mediante el cambio de mella.
IV. Por último la DNA ligasa une los distintos fragmentos de Okazaki para generar una
hebra continua.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 8 de 14
-Terminación: es una zona mucho más extendida que la de origen, que se encuentra
enfrentada, justo al otro lado de Ori C. Presenta a lado y lado unas secuencias denominadas
Ter. La horquilla de replicación que avanza en el sentido de las agujas del reloj pasan sin
detenerse por Ter E, TerD y TerA y se detiene cuando pasa por TerC.
La horquilla de replicación que avanza en sentido contrario pasa sin detenerse por TerF, TerB y
TerC y se detiene cuando pasa por TerA. Las Ter van a obligar así a que la síntesis termine
entre Ter A y Ter C aproximadamente. Las secuencias Ter van a obligar a detener el avance de
la helicasa al unírsele la proteína TUS a Ter. Que impide el avance de la helicasa. Cuando la
replicación ha terminado las dos moléculas de DNA hijas se separan gracias a la topoisomerasa
IV.
Regulación de replicación procariotas.
El inicio de replicación está regulado para que tenga una sola vez por ciclo celular. Y para ese
control lo que va a hacer es controlar la fase de inicio, y la puede controlar a varios niveles:
-Un modo de control es la relación ATP/ADP, solo cuando está relación es alta se va a producir
la replicación. Cuando el ATP es alto, significa que la célula ha crecido suficiente y presenta
altos niveles de nutrientes para poder producirse la replicación. La replicación se producirá
cuando el DNA A tiene ATP unido.
-Otra manera de regulación es el control de la cantidad de DNA libre. El cromosoma eucariota
tiene una secuencia Dat A que puede unir un gran número de moléculas de DNA A de manera
que cuando el DNA A se replica Dat A se duplica, pudiendo secuestrar gran cantidad de
moléculas de DNA libre (baja DNA A libre) no produciéndose más replicación.
-Otro tipo, es la metilación. Antes de que se produzca la replicación, la zona de Ori C es
intensamente metilada por una metilasa (metilasa Dam). Cuando el DNA se replica o está a
medio replicarse la zona de OriC está semimetilada, tiene metilada la cadena de DNA metilada,
pero no la cadena nueva. Esas secuencias de OriC semimetiladas son reconocidas por unas
proteínas denominadas SeqA que lo que hacen es unirse a OriC y secuestrar de alguna manera
OriC.
Replicación Eucariota
El proceso de replicación en eucariotas en sí es parecido al de procariotas aunque se complica
porque hay mayor cantidad de DNA.
Las DNA polimerasas en el núcleo de la eucariota son 12 o 13.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 9 de 14
DNA pol Ecuariotas
En la replicación van a participar:
-La DNA pol α, que es un tetrámero (4 subunidades), las de mayor tamaño tienen actividad
polimerasas 5´3´, y la más pequeña, actividad primasa de RNA pol, es decir sintetiza
cebadores extendidos de unos 12 nucleótidos de RNA y luego sigue añadiendo 20 nucleótidos
de DNA por su actividad polimerasa. No tiene actividad exonucleasa. La DNA alfa sintetiza
tanto cadena rezagada como conductora.
-La DNA pol (delta), es un tetrámero con actividad polimerasa 5´3´y exonucleasa
3´5´.Encargada de la síntesis de la cadena rezagada, aunque también puede encargarse de la
síntesis de la cadena conductora.
-La DNA pol ε, tiene actividad polimerasa 5´3´, exonucleasa 3´5´y 5´3´. Es la encargada
de la síntesis de la cadena conductora. Es la única con las 3 actividades de la DNA pol I de
procariotas.
Tanto la como la ε, cuando se aíslan se ven asociadas se ven asociadas a una proteína
denominada PCNA (antígeno nuclear en células en proliferación). Tiene 3 subunidades
idénticas en forma de anillo β. La encargada para abrir el anillo y meter el DNA es la proteína
factor de replicación C,“RFC” (equivalente a γ-τ de DNA pol III)
Otra enzima encargada e la replicación pero que no está en el núcleo si no en las mitocondrias,
es la DNA pol γ (ganma), encargada de la replicación de DNA mitocondrial.
Otras como el complejo MCM también participa en la replicación, con actividad equivalente a
helicasa. RPA (factor replicación A) equivalente a SSB, es decir se unirá a cadenas de DNA
sencillas de la horquilla para que no se vuelvan a unir.
Orígenes de replicación
El origen de replicación, a diferencia de las procariotas tiene varios, de 3-300kb. Llamándose
replicón al segmento de DNA que se replica a partir de un origen. La replicación comienza en el
origen y transcurre bidireccionalmente hasta que se encuentra con la burbuja de replicación
contigua. Otra de las características, es que los orígenes no se activan simultáneamente, sino
que se activan grupos de replicones adyacentes, permitiendo que la replicación transcurra en
menos tiempo.
Las eucariotas no presentan una secuencia consenso conocida, únicamente en levaduras se
encuentra una secuencia de 11pb que se repite en los distinto orígenes de repliación,
denominada ars (secuencia de replicación autónoma)
Los orígenes de replicación son reconocidos por complejos ORC (complejo origen de
replicación)
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 10 de 14
En humanos, se sabe que los orígenes de replicación están cerca de islas CpG (repeticiones de
C-G). Zonas del DNA donde se repiten pares C-G en la misma cadena unidos por enlace
fosfodiéster.
Regulación Replicación Eucariota
El inicio de replicación va estar regulado para que se de 1 vez por ciclo celular, gracias a la
existencia de un interruptor binario, de manera que durante fase G1 se va a formar un
complejo pre-replicativo inactivo incapaz de comenzar la replicación. Cuando la célula entra
en fase S (previa a división celular) el complejo se activa.
En la formación del complejo prereplicativo tiene lugar:
I. El complejo ORC se une al origen de replicación.
II. Después unos factores de inicio ayudan a la entrada de 2 unidades de helicasa MCM
que se une a dobles cadenas y se encuentra inactiva. Este sería el complejo
prereplicativo.
III. Cuando entra en fases S se activan unas proteinquinasas(que fosforilan a las proteínas)
dependientes de cilcinas (protieínas que se sintetizan en las distintas etapas del ciclo
celular). Es un dímero. Esas proteinquinasas dependientes de ciclinas fosforilan a
distintos componentes del complejo prereplicativo, lo que provoca la salida de alguno
de los componentes del complejo y la reestructuración de la helicasa para que ahora
albergue únicamente a una cadena monocatenaria en su interior. No se sabe muy bien
cómo tienen lugar esa separación de las dos hebras y que la helicasa pase de tener dos
cadenas a tener solo una.
IV. Una vez separadas las dos cadenas, entrarían las proteínas que mantienen las dos
hebras separadas, RPA y la DNA pol α, una para cada hebra. Que sintetizarán un
cebador extendido con DNA.
V. Posteriormente, entran dos complejos PCNA-RFC, lo que va a hacer el anillo que el
anillo de PCNA se una al cebador provocando la salida de la DNA pol α y la entrada de
la DNA pol ε y de la DNA pol , una encargada de la síntesis de la cadena conductora y
otra de la rezagada respectivamente.
Parece que en eucariotas todas estas proteínas se encuentran asociadas, formando un
replisoma eucariótico.
En determinadas circunstancias, la DNA polimerasa delta, si no está presente la DNA
polimerasa épsilon, se encarga de la síntesis de la cadena conductora y de la cadena rezagada.
-¿Cómo se quitan los cebadores de los fragmentos de Okazaki?
Tiene lugar por un mecanismo donde interviene DNA pol y una exonucleasa denominada
FEN1 (nucleasa específica de flap), que hace que DNA pol levante para arriba el fragmento de
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 11 de 14
okazaki, al desplazarlo por síntesis continua de nucleótidos del contiguo (flap= aleta). Entonces
la FEN1 va a cortar los nucleótidos que salen de la aleta, repitiéndose varias veces el proceso,
hasta que se encuentra DNA, la DNA . La DNA pol δ deja de levantar nucelótidos, no
formando aletas y dejando de actuar FEN1.Entrando la DNA ligasa y une los fragmentos de
Okazaki.
-¿Qué pasa con las histonas?
Conforme avanza la horquilla los nucleosomas se deshacen por delante de la horquilla e
inmediatamente se vuelven a hacer por detrás. Por lo que debe haber síntesis muy activa de
histonas durante la replicación. Las histonas no se separan del todo por completo si no que
quedan en forma de tetrámero (H3-H4) y dímeros (H2A-H2B), a la hora de formarse los nuevos
nucleosomas tendremos tetrámeros viejos (de las hebras parentales) que podrán unir dímeros
viejos y nuevos de (H2A-H2B) y tetrámeros que podrán unir dímeros (H2A-H2B) viejos y
nuevos. No hay predilección por ninguna de las hebras hijas.
-Replicación en los telómeros.
Otra cosa que diferencia al DNA de procariotas al de eucariotas es que es lineal, de manera
que en los extremos del DNA las dos hebras no pueden ser replicadas por completo, ya que en
el mejor de los casos, suponiendo que a
la hora de replicarse el RNA cebador se
sintetizase por uno de los extremos, una
vez que se elimina el RNA no hay
ninguna enzima capaz de añadir
nucleótidos al extremo 5'. Lo mismo
ocurre con el otro extremo.
Esto supondría que división tras división
los cromosomas se van a ir acortando.
Los extremos de los cromosomas de los
eucariotas contienen miles de
repeticiones en tándem de una secuencia rica en guanina denominada secuencia telomérica,
miles de repeticiones de secuencia pero siempre hay un trozo de cadena sencilla.
La responsable de que exista esa secuencia es una enzima denominada telomerasa que añade
la secuencia telomérica al extemo 3' del telómero.
La telomerasa es una ribonucleoproteína, enzima que tiene, por tanto, un trozo de RNA.
Parte de ese RNA actúa como molde para la síntesis de la secuencia telomérica, de manera que
tiene un reacción de tipo transcriptasa inversa.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 12 de 14
Lo que ocurre es que la enzima se coloca sobre el extremo 3' del telómero y utilizando como
molde su RNA, sintetiza la secuencia telomérica, cuando termina se vuelve a desplazar al
extremo 3', así una vez tras otra, va añadiendo la secuencia telomérica.
La secuencia complementaria a la telomérica es sintetizada por la maquinaria propia de la
célula (DNA pol), pero siempre quedará una zona de cadena sencilla.
En los eucariotas inferiores a esa zona de cadena sencilla se van a unir una serie de proteínas
para proteger el DNA, que es mas fácil de hidrolizar.
En los eucariotas superiores, se forma lo que se
denomina un lazo T, en los que la cadena sencilla se
aparea con un segmento, con un trozo del propio
DNA.
El estudio de los telómeros está muy de moda porque
está muy relacionado con el cáncer y con el
envejecimiento. Su descubrimiento es relativamente
reciente
Se sabe que la telomerasa sólo esta presente en células de la línea germinal y en los tejidos
fetales pero está ausente en los tejidos de los adultos, a excepción de la piel, el colon, las
células sanguíneas, células que se tienen que dividir con mucha frecuencia.
De manera que cuando nacemos, nuestras células tienen un determinado numero de
secuencias teloméricas y división tras división se van acortando los telómeros, de manera que
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 13 de 14
los tejidos adultos tienen menos repeticiones de las secuencias teloméricas que las de los
individuos jóvenes.
El 85-90% de los tumores tienen actividad telomerasa, lo que hace a las células inmortales.
-Replicación del DNA
mitocondrial
El DNA mitocondrial, tiene
una estructura circular
cerrada, similar al de
procariotas. Se le ha
descrito la existencia de
dos orígenes de
replicación, Ori H y Ori L. La
replicación comienza solo
en Ori H, y tiene lugar de
forma unidireccional, es
decir tiene lugar el avance
de una sola horquilla, y se
copia solo una de las
hebras, la replicación
avanza hasta llegar al otro
origen, Ori L, el cual da
comienzo a la replicación
de la otra hebra.
-Replicación de los genomas de RNA
Prácticamente la mayoría de los virus de vegetales y alguna parte de los virus animales
contienen como material genético RNA, en vez de DNA.
Se pueden dar varios casos:
Cadena RNA +, cadena con sentido. Ese RNA actúa como si fuera un RNA mensajero, de manera que la propia maquinaria de la célula podría directamente utilizar como mensajero el RNA del virus. Una de las primeras proteínas que se sintetizaría sería una RNA polimerasa dependiente de RNA, que lo que hace es sintetizar RNA, utilizando como molde RNA
Cadena RNA -, si la molécula de RNA es RNA –, es muy común que junto el RNA el virus ya lleve la RNA polimerasa dependiente de RNA.
BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3
2º Grado De Biotecnología
Sergio Aranda Romero
Página 14 de 14
En los retrovirus, como por ejemplo el del SIDA, la molécula de RNA es un RNA bicatenario y
junto con el RNA entra una enzima denominada transcriptasa inversa, esta enzima no está
presente en las células eucariotas, tiene que entrar junto al virus, utiliza como molde el RNA y
fabrica a partir de RNA DNA que se insertará dentro del genoma de la célula hospedadora y
desde ahí será transcrito como si fuese un gen de la propia célula hospedadora.