duplicacion del adn dra carmen aída martínez. replicación la reproducción requiere la...

42
Duplicacion del ADN Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez Dra Carmen Aída Martínez

Upload: amparo-gallego

Post on 23-Jan-2016

223 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Duplicacion del ADNDuplicacion del ADN

Dra Carmen Aída MartínezDra Carmen Aída Martínez

Page 2: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ReplicaciónReplicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la La reproducción requiere la transmisión fiel de la

información genética de padres a hijosinformación genética de padres a hijos

Esto hace necesario una replicación exacta del ADN Esto hace necesario una replicación exacta del ADN genómico completogenómico completo

Se necesita una compleja maquinaria para copiar las Se necesita una compleja maquinaria para copiar las grandes moléculas de ADN que forman los grandes moléculas de ADN que forman los cromosomas en procariotas y eucariotascromosomas en procariotas y eucariotas

Los virus utilizan esta maquinaria para replicar su Los virus utilizan esta maquinaria para replicar su ADN, alterando al ADN de la célula que infectóADN, alterando al ADN de la célula que infectó

Page 3: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Replicación como proceso Replicación como proceso SemiconservativoSemiconservativo

Cada hebra parental Cada hebra parental sirve como molde para sirve como molde para la síntesis de una nueva la síntesis de una nueva hebra complementariahebra complementaria

Page 4: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Elementos necesarios Elementos necesarios para la replicaciónpara la replicación

Enzima Principal: Enzima Principal: DNA PolimerasaDNA Polimerasa

Desoxirribonucleósidos 5’-trifosfatos Desoxirribonucleósidos 5’-trifosfatos (dNTPs)(dNTPs)

Proteínas adicionales:Proteínas adicionales:– PrimasaPrimasa– De enganche deslizantes y de carga (PCNA y RFC)De enganche deslizantes y de carga (PCNA y RFC)– HelicasaHelicasa– De unión al ADN monocatenario (RFA)De unión al ADN monocatenario (RFA)– TopoisomerasasTopoisomerasas

Secuencias de ADN para iniciar la replicaciónSecuencias de ADN para iniciar la replicación

Proteínas que reconocen esa secuencia (ORC)Proteínas que reconocen esa secuencia (ORC)

Page 5: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN polimerasasADN polimerasas Enzimas con la capacidad de copiar Enzimas con la capacidad de copiar

exactamente una hebra molde de ADNexactamente una hebra molde de ADN En procariotas se han identificado 3 En procariotas se han identificado 3

variedades:variedades:– ADN polimerasa I (con actividad de ADN polimerasa I (con actividad de

exonucleasa, elimina iniciadores)exonucleasa, elimina iniciadores)– ADN polimerasa II (no se conoce bien su ADN polimerasa II (no se conoce bien su

actividad)actividad)– ADN polimerasa III (es la que coloca los ADN polimerasa III (es la que coloca los

nucleótidos)nucleótidos)

Page 6: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN polimerasasADN polimerasas

En eucariotas se han identificado otros En eucariotas se han identificado otros tipos de ADN polimerasas:tipos de ADN polimerasas: y y : son activas en las células en : son activas en las células en

división (ADN polimerasa III)división (ADN polimerasa III) funciona como reparadora de ADN funciona como reparadora de ADN

dañado (ADN polimerasa I)dañado (ADN polimerasa I) : se localiza en la mitocondria : se localiza en la mitocondria

Page 7: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN mitocondrialADN mitocondrial

Page 8: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Características de las Características de las ADN polimerasasADN polimerasas

Todas las ADN polimerasas sintetizan Todas las ADN polimerasas sintetizan ADN solo en dirección 5’ 3’ añadiendo a ADN solo en dirección 5’ 3’ añadiendo a la cadena en crecimiento un dNTP al la cadena en crecimiento un dNTP al grupo 3’OHgrupo 3’OH

No son capaces de iniciar la síntesis del No son capaces de iniciar la síntesis del ADN ADN de novode novo sino que necesitan de un sino que necesitan de un cebador o iniciador preformado, esto solo cebador o iniciador preformado, esto solo pueden hacerlo las ARN polimerasas pueden hacerlo las ARN polimerasas

Page 9: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN polimerasasADN polimerasas

pirofosfato

Desoxirribonucleósido tri-fosfato entrante

Desoxirribonucleósido tri-fosfato entrante

trifosfato

Hebra patrón

Hebra patrón

5´a 3´dirección de crecimiento de la cadena

Hebra recién sintetizada

Hebra recién

sintetizada

Page 10: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Enzimas que participan en la Enzimas que participan en la duplicación del ADNduplicación del ADN

Topoisomerasas:Topoisomerasas: catalizan la rotura catalizan la rotura reversible y la unión de las reversible y la unión de las hebras de ADN, ruptura de hebras de ADN, ruptura de puentes fosfodiester.puentes fosfodiester.

Topoisomerasa I:Topoisomerasa I: reduce reduce el número de el número de enrollamientos negativos.enrollamientos negativos.

Topoisomerasa IITopoisomerasa II: ( DNA : ( DNA girasa) corta las dos girasa) corta las dos cadenas y luego lo pasa cadenas y luego lo pasa por el lazo que ha por el lazo que ha formado.formado.

Page 11: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Enzimas que participan en la Enzimas que participan en la duplicación del ADNduplicación del ADN

Helicasa:Helicasa: Catalizan el Catalizan el desenrrollamiento de desenrrollamiento de la doble cadena, la doble cadena, rompiendo los rompiendo los puentes de hidrógeno, puentes de hidrógeno, separa la doble separa la doble cadenacadena

Page 12: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Enzimas que participan en la Enzimas que participan en la duplicación del ADNduplicación del ADN

Primasa:Primasa: coloca coloca fragmentos cortos de fragmentos cortos de ARN en los ARN en los fragmentos de fragmentos de Okasaki de la hebra Okasaki de la hebra rezagadarezagada

Ligasa:Ligasa: se encarga de se encarga de unir los fragmentos unir los fragmentos de Okasakide Okasaki

Page 13: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN EUCARIOTAADN EUCARIOTA

DNA polimerasasDNA polimerasas Enzimas con la capacidad de copiar exactamente Enzimas con la capacidad de copiar exactamente

una hebra molde de ADNuna hebra molde de ADN

Alfa:Alfa: participa conjuntamente con la Primasa en participa conjuntamente con la Primasa en la síntesis de los fragmentos de okazakila síntesis de los fragmentos de okazaki

Beta:Beta: reparación del ADN dañado reparación del ADN dañado Delta:Delta: ensambla la hebra líder y la rezagada ensambla la hebra líder y la rezagada

(polimerasa III)(polimerasa III) Gamma: Gamma: replicación del ADN mitocondrialreplicación del ADN mitocondrial Epsilon: Epsilon: no esta definida su funciónno esta definida su función

Page 14: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Proteínas accesorias en la Proteínas accesorias en la transcripcióntranscripción

Proteínas de enganche Proteínas de enganche deslizantes (forma un anillo deslizantes (forma un anillo alrededor del ADN molde) y alrededor del ADN molde) y proteínas de enganche de proteínas de enganche de carga (reconocen y se unen al carga (reconocen y se unen al ADN de la zona de unión ADN de la zona de unión entre el cebador y el molde)entre el cebador y el molde)

Proteínas de unión al ADN Proteínas de unión al ADN monocatenario: mantienen monocatenario: mantienen estable la hebra molde estable la hebra molde

Page 15: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

REPLICACION DEL ADNREPLICACION DEL ADN

1. El ADN es desenrollado 1. El ADN es desenrollado por las topoisomerasaspor las topoisomerasas

2. Luego se separan las 2 2. Luego se separan las 2 cadenas por medio de la cadenas por medio de la helicasahelicasa

Page 16: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

El antiparalelismo del El antiparalelismo del ADN representa el ADN representa el problema de síntesis problema de síntesis 5’ 3’5’ 3’

Este es un modelo Este es un modelo incorrecto de incorrecto de replicación, ya que la replicación, ya que la ADN polimerasa solo ADN polimerasa solo añade nucleótidos añade nucleótidos den dirección 5’ 3’den dirección 5’ 3’

Horquilla de replicaciónHorquilla de replicación

Page 17: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Horquilla de replicaciónHorquilla de replicación

Solamente una hebra del ADN se sintetiza de manera contínua (hebra Solamente una hebra del ADN se sintetiza de manera contínua (hebra adelantada o conductora)adelantada o conductora)

La otra hebra se forma a partir de pequeñas piezas discontinuas de La otra hebra se forma a partir de pequeñas piezas discontinuas de ADN que se sintetizan al revés con respecto al movimiento de la ADN que se sintetizan al revés con respecto al movimiento de la horquilla de replicación (hebra rezagada o tardía)horquilla de replicación (hebra rezagada o tardía)

A estas piezas se les conoce como: Fragmentos de OkasakiA estas piezas se les conoce como: Fragmentos de Okasaki

Page 18: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Proteinas SSBProteinas SSB HELICASAHELICASA

Se separan las 2 cadenas por medio de Se separan las 2 cadenas por medio de la helicasala helicasaSe unen a cada cadena simple las Se unen a cada cadena simple las proteínas SSB que estabilizan las proteínas SSB que estabilizan las cadenas y evitan el enrollamientocadenas y evitan el enrollamiento

El primer paso es la colocación de un El primer paso es la colocación de un pequeño fragmento de ARN por la pequeño fragmento de ARN por la enzima PRIMASA, este fragmento enzima PRIMASA, este fragmento después es removido por una después es removido por una polimerasa con actividad exonucleasa.polimerasa con actividad exonucleasa.

Page 19: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

REPLICACION DEL ADNREPLICACION DEL ADN

3’

5’

5’

3’

La polimerasa III coloca los nucléotidos complementarios en La polimerasa III coloca los nucléotidos complementarios en dirección 5’ - 3’ en ambas cadenas.dirección 5’ - 3’ en ambas cadenas.

Page 20: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Hebra patrón

Hebra recién sintetizada

Extremo 5´

Extremo 5´

Extremo 3´

Extremo 3´

pirofosfato

Desoxirribonucleósido tri-fosfato entrante

Page 21: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

REPLICACION DEL ADNREPLICACION DEL ADN

El crecimiento de ambas cadenas se lleva a cabo en El crecimiento de ambas cadenas se lleva a cabo en dirección opuesta.dirección opuesta.

3’

5’

5’

3’

Page 22: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

REPLICACION DEL ADNREPLICACION DEL ADN

En este ejemplo la cadena superior se sintetiza de 5’ 3’ En este ejemplo la cadena superior se sintetiza de 5’ 3’ detrás de la helicasa, en forma continua, por lo que se llama detrás de la helicasa, en forma continua, por lo que se llama hebra líder. Mientras que la cadena inferior ya completó la hebra líder. Mientras que la cadena inferior ya completó la colocación de nucleótidos en el segmento abierto colocación de nucleótidos en el segmento abierto inicialmente.inicialmente.

Observe que otra polimerasa inicia detrás de la cadena ya Observe que otra polimerasa inicia detrás de la cadena ya formada la colocación de nuevos nucleótidos, esta es la formada la colocación de nuevos nucleótidos, esta es la hebra rezagada.hebra rezagada.

3’

5’

5’

3’

Page 23: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Fragmentos de OkasakiFragmentos de Okasaki La enzima La enzima primasaprimasa sintetiza segmentos de ARN 83-10 sintetiza segmentos de ARN 83-10

nucleótidos, llamados iniciadores, cebadores o “primers” (en nucleótidos, llamados iniciadores, cebadores o “primers” (en eucariotas actúan la primasa y la ADN polimerasa eucariotas actúan la primasa y la ADN polimerasa ))

Estos iniciadores se extienden con la ADN polimerasa (III en Estos iniciadores se extienden con la ADN polimerasa (III en procariotas y ADN polimerasa procariotas y ADN polimerasa en eucariotas)en eucariotas)

Los iniciadores de ARN deben eliminarse y ser reemplazados Los iniciadores de ARN deben eliminarse y ser reemplazados por ADN por ADN – en en E. coliE. coli actúa una ARNasa H y la ADN polimerasa I actúa una ARNasa H y la ADN polimerasa I– En eucariotas actúan otras exonucleasas y la ADN polimerasa En eucariotas actúan otras exonucleasas y la ADN polimerasa

Los fragmentos de Okasaki son unidos por Los fragmentos de Okasaki son unidos por ligasasligasas

Page 24: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Origen de fragmentos Origen de fragmentos de Okasakide Okasaki

Page 25: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

REPLICACION DEL ADNREPLICACION DEL ADN

La enzima Ligasa une los fragmentos de la cadena La enzima Ligasa une los fragmentos de la cadena rezagada, denominados fragmentos de OKASAKI.rezagada, denominados fragmentos de OKASAKI.

3’

5’

5’

3’

Page 26: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Eliminación de Eliminación de iniciadoresiniciadores

Page 27: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG T GT ATGTAAA T TT A

Helicasa

Page 28: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT A

AT A TT A

T TCA T CG T GT ATGTA

AA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

5’

3’

AA T TT A

Esta hebra se sintetiza de manera continua de 5-3 detrás de la helicasa

Esta hebra se sintetiza de manera discontinua de 5-3 en contra de la helicasa

Page 29: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG T GT A

TGTAAA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

5’

3’

AA T TT A

AU A

TGTA

C

Esta hebra se inicia con un fragmento de ARN iniciador corto colocado por la PRIMASA

Dirección de la colocación de los nucleótidos

Page 30: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG GT ATGTAAA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

5’

3’

AA T TT A

AA A

TGTA

ACT A

T TCA T CG T GT A

AU A CTTT

A

T

Page 31: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG GT ATGTAAA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

5’

3’

AA T TT A

AA A

TGTA

ACT A

T TCA T CG T GT A

Una exonucleasa quita los segmentos de ARN y los

remplaza por ADN

AU A CTTT

A

AU A CGACAGAT

Page 32: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG GT ATGTAAA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

5’

3’

AA T TT A

AA A

TGTA

ACT A

T TCA T CG T GT A

La ligasa se encarga de unir los fragmentos de Okasaki

AU A CTTT

A

AU A CGACAGAT

Page 33: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

A AGT A GC A A TC

3’ 5’

5’ 3’

ACT AAT A TT A

T TCA T CG T GT ATGTAAA T TT A

5’ 3’

3’ 5’

3’

AA T TT A TGTA

ACT A

T TCA T CG T GT A

A AGT A GC A A TCAT A TT A

Page 34: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La
Page 35: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Replicación del ADN viralReplicación del ADN viral

Page 36: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La
Page 37: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La
Page 38: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La
Page 39: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Virus ARNVirus ARN

Poseen una transcriptasa inversaPoseen una transcriptasa inversa

Sintetiza una hebra de ADN a partir del Sintetiza una hebra de ADN a partir del

ARNARN

Luego, a partir de este ADN fabrica más Luego, a partir de este ADN fabrica más

copias de ARNcopias de ARN

Page 40: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

Enzimas que participan en la duplicación del Enzimas que participan en la duplicación del ADN en células procariotasADN en células procariotas

Topoisomerasas:Topoisomerasas: desenrollan y enrollan el ADN desenrollan y enrollan el ADN Helicasa:Helicasa: rompe los puentes de hidrógeno, separa la doble rompe los puentes de hidrógeno, separa la doble

cadenacadena Polimerasa III:Polimerasa III: coloca los nucleótidos de ADN, coloca los nucleótidos de ADN,

reconocimiento y corrección de ensamblaje.reconocimiento y corrección de ensamblaje. Primasa:Primasa: coloca fragmentos cortos de ARN en los coloca fragmentos cortos de ARN en los

fragmentos de Okasaki de la hebra rezagadafragmentos de Okasaki de la hebra rezagada Ligasa:Ligasa: se encarga de unir los fragmentos de Okasaki se encarga de unir los fragmentos de Okasaki Polimerasa I: Polimerasa I: función exonucleasa, retira los fragmentos función exonucleasa, retira los fragmentos

cortos de ARN y los reemplaza por ADNcortos de ARN y los reemplaza por ADN Polimerasa II:Polimerasa II: rellena brechas y facilita la síntesis de DNA rellena brechas y facilita la síntesis de DNA

dirigida por plantillas dañadas. dirigida por plantillas dañadas.

Page 41: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN BacterianoADN Bacteriano

Page 42: Duplicacion del ADN Dra Carmen Aída Martínez. Replicación La reproducción requiere la transmisión fiel de la información genética de padres a hijos La

ADN mitocondrialADN mitocondrial

Replicación igual a ADN procariotaReplicación igual a ADN procariota variación cada 20,000 mil añosvariación cada 20,000 mil años Información genética solo por línea Información genética solo por línea

maternamaterna