T. 20 LA MOLÉCULA DE LA
HERENCIA: ADN .
REPLICACIÓN DEL ADN
ADN: MOLÉCULA PORTADORA DE LA
INFORMACIÓN GENÉTICA
EXPERIMENTO DE GRIFFITH
1928
Streptococcus pneumoniae
(Cepas no virulentas R y cepas virulentas S)
*1944 Avery, McLeod y McCarthy
repitieron los experimentos de
Griffith y demostraron que el “factor
transformante“ era el ADN.
ADN: MOLÉCULA PORTADORA DE LA
INFORMACIÓN GENÉTICA
Experimento de
Hershey y Chase
1952
Bacteriófagos T2 marcados con
o con 35S
Vídeo (en inglés)
en el que Hershey explica
su experimento
32P
Organización de la
información genética
 La información necesaria para la construcción y el
funcionamiento de un organismo reside en el ADN, organizada
en fragmentos denominados genes(dispuestos linealmente).
 Cada gen está constituido por una serie de nucleótidos que se
diferencian en sus bases nitrogenadas: Adenina, Citosina,
Guanina y Timina.
 La disposición ordenada de estas cuatro bases constituyen la
información para la síntesis de una proteína; (cantidad de
información, en pares de bases -pb).
Organización de la
información genética
Este modelo de organización presenta una serie de
complejidades:
 La cantidad de ADN es diferente para cada especie
 En las células eucariotas existe un exceso de ADN
que no codifica proteínas (ADN basura)En la especie
humana sólo el 5 % del ADN sirve para formar
proteínas, son genes codificantes. En las células
procariotas se usa casi todo el ADN.
 Casi la mitad el ADN de las células eucariotas
consiste en secuencias de nucleótidos altamente
repetidas.
 En eucariotas, las secuencias de genes que codifican
proteínas, llamadas exones, normalmente están
interrumpidas por secuencias no codificadoras
llamadas intrones.
Figura 9: Hibridación entre una molécula de ADN y otra de ARNm
para demostrarla presencia de intrones
La transmisión de la información:
el dogma central de la biología
¿Cómo se transmite la información de una a la siguiente generación celular?
 ¿Cómo el ADN puede dirigir la construcción y el funcionamiento de un ser vivo?
Figura
10:
El
dogma
central
de
la
biología
actualizado
con
las
últimas
aportaciones
La transmisión de la información:
el dogma central de la biología
El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una división celular mediante
un proceso de replicación.
Además, transmite su información a una molécula de ARNm por el proceso
de transcripción y,
 el ARNm lo transmite a una secuencia de aminoácidos de una proteína en
el proceso denominado traducción.
 Este "dogma" se ha completado con dos nuevos procesos como son la
transcripción inversa y la autorreplicación del ARN, ambos encontrados en
ciertos grupos de virus que tienen como material genético ARN y no ADN.
LA REPLICACIÓN DEL DNA
La REPLICACIÓN es el proceso por el cual el DNA se copia para poder ser
transmitido a nuevos individuos.
A partir del modelo de la doble hélice: idea de que las
hebras originales debían servir de patrón para hacer la
copia.
Tres posibles modelos de replicación:
Modelo conservativo: tras la replicación se
mantenía la molécula original de DNA intacta,
obteniéndose una molécula idéntica de DNA con
las dos hebras nuevas.
Modelo semiconservativo: Se obtienen dos
moléculas de DNA hijas, formadas ambas por una
hebra original y una hebra nueva.
Modelo dispersivo: dos moléculas nuevas
formadas por hebras en las que se mezclan al
azar fragmentos originales con fragmentos
nuevos.
LA REPLICACIÓN DEL DNA
Meselson y Stahl demostraron en 1958 que el modelo válido era el semiconservativo.
Para ello utilizaron nucleótidos marcados con nitrógeno pesado.
1.E. coli se hace crecer en 15N (isótopo pesado).
2.Se cambia a 14N (isótopo ligero) y después de
una, dos y tres generaciones:
- Se toman muestras de DNA.
- Se mezclan con cloruro de cesio y se separan
por centrifugación las cadenas pesadas y ligeras
de DNA.
CONCLUSIÓN
•Después de una generación, todo el ADNbc
tiene densidad intermedia, formado por 1
hebra pesada (procedente del progenitor) y
1 hebra ligera (de nueva síntesis). Este
resultado es el predicho por la replicación
semiconservadora.
COMPONENTES QUE INTERVIENEN EN
LA REPLICACIÓN
•ADN molde
•dNTPs y NTPs
• Iones Mg++
•Enzimas:
Helicasas, separan las dos cadenas del ADN.
Topoisomerasas eliminan las tensiones que se producen por superenrollamiento.
Proteínas estabilizadoras (SSB) mantienen las hebras separadas en el fragmento de ADN que está
siendo copiado.
Primasa (ARNpol) sintetizan cebadores (primers) a partir de cuyo extremo 3´OH irá añadiendo
nucleótidos la ADN polimerasa.
ADN polimerasas.
añadiendo desoxirribonucleótidos en el extremo 3´OH de una cadena polinucleótida ya formada.
leen sobre el ADN molde en dirección 3´5´ y añaden nucleótidos alargando en dirección 5´3´.
 también tienen una función correctora de errore.
ADN pol III: copia de la cadena hija.
ADN pol I: tiene una función de reparación de errores (exonucleasa) y copia de fragmentos
pequeños.
ADN polimerasa II: repara errores del ADN causados por determinados agentes físicos.
ADN ligasa, une fragmentos de ADN entre sí.
PROCESO DE REPLICACIÓN
Objetivo: obtener copias idénticas de ADN
ETAPAS DEL PROCESO
1. INICIO
2. FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS
3. CORRECCIÓN DE ERRORES
Vídeo de replicación
•Replicación: las dos cadenas que forman el ADN se separan y cada
una de ellas servirá de molde para que se cree una cadena nueva
mediante la regla de la complementariedad de bases.
•El mecanismo de la replicación:
Kornberg (discípulo de Severo Ochoa) y su equipo: descubrimiento y
aislamiento de la ADN-polimerasa. Aisló y determinó todos los
componentes que intervienen en el proceso.
Sus descubrimientos fueron ratificados por J. Cairns en 1963 por medio
de las radiografías que obtuvo del ADN durante el proceso de replicación.
PROCESO DE REPLICACIÓN
1. INICIO
•Secuencia de nucleótidos inicio.
•Separación de hebras (helicasa)/ Mantenimiento de
las hebras separadas (SSB).
•Eliminación de tensiones (topoisomerasas)
2. FORMACIÓN DE LAS NUEVAS
HEBRAS: Síntesis de hebras
complementarias a partir de las
hebras molde (originales).
•ADN polimerasa III:
-Lee en sentido 3’  5’ (molde 3’ 
5’)
-Polimeriza (forma la nueva cadena)
en sentido 5’  3’. Une los
nucleótidos complementarios a los de
la cadena molde.
-Utiliza dNTP. Proporcionan energía
para la unión.
-Necesita un cebador o primer
(fragmento de ARN formado por la
primasa, ARN pol).
PROCESO DE REPLICACIÓN
2. FORMACIÓN DE LAS NUEVAS HEBRAS (cont.)
•Proceso:
- Apertura de la doble hélice que da lugar a:
o una “burbuja de replicación” donde actúa
la ADNpol III
o dos horquillas de replicación (cada
extremo de la burbuja): proceso
bidireccional.
-Síntesis continua de la hebra conductora sobre
el ADN molde 3’  5’. La ADNpol III añade
nucleótidos al cebador.-Síntesis discontinua de la hebra retardada sobre
el 5’  3’ (fragmentos de Okazaki). Se forman
cortos segmentos de ADN a partir de cebadores
que luego se unen por acción de las ligasas.
-Eliminación de los cebadores (ADN pol I)
(actividad exonucleasa) y rellenado de huecos
(actividad polimerasa).
•Finalización:
-Cada hebra copiada se enrolla con su hebra
molde formando la doble hélice.
PROCESO DE REPLICACIÓN
3. CORRECCIÓN DE ERRORES.: Comprobación de que la copia es correcta.
( vida de la célula y del organismo dependen de que la información genética)
Actividad autocorrectora de las ADN polimerasas.(ADN polimerasa III y la ADN
polimerasa I ) es el principal sistema de prevención de errores. Repasan la cadena
formada y pueden detectar y sustituir nucleótidos que han sido mal colocados.
p (error): 1 /108 nucleótidos incorporados.
Corrección postreplicativa. Existe una maquinaria enzimática que corrige los
posibles errores cometidos durante la replicación. Las enzimas reconocen los
nucleótidos o fragmentos de ADN anómalos y los eliminan y otras los sustituyen por
los correctos. Finalmente, las enzimas ligasas vuelven a unir el fragmento corregido.
p (error): 1 /1010nucleótidos incorporados.
PROCESO DE REPLICACIÓN
DIFERENCIAS DEL PROCESO
ENTRE EUCARIOTAS Y
PROCARIOTAS
En P tiene un único origen
de replicación (OriC) y en E
entre 10000 y 100000
burbujas (proceso mucho
más veloz)
En E: síntesis de histonas.
Las nuevas se incorporan a
la hebra retardada.
Fragmentos de Okazaki
son menores en E que en P.
En P existen 3 ADN pol y
en E 5.
REPLICACIÓN EN EUCARIOTAS Y
PROCARIOTAS
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