• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
2 replicación de adn
 

2 replicación de adn

on

  • 743 views

replicacion de adn, clase by PhD zamorano

replicacion de adn, clase by PhD zamorano

Statistics

Views

Total Views
743
Views on SlideShare
743
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
3
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    2 replicación de adn 2 replicación de adn Document Transcript

    • Síntesis y replicación del ADN Replicación de ADN “flujo de la información biológica” cada clase será 1 proceso. Hoy veremos REPLICACION (luego transducción y transcripción) Que es el proceso biológico, que es la biología, el concepto del profe aparece la información en este teoría, hay muchas teorías, como la panspermia, vida en el universo, dejan un vacio muy grande, es un ordenamiento informativo, hay mucha diversidad de vida, diferentes manifestaciones biológicas, arrecifes de corales, jungla, usan el mismo proceso informático. Hoy entenderemos como el proceso informativo hace posible la vida, desde bacterias a ballena azul han utilizado el mismo lenguaje (información), es universal, como funciona este sistema informativo, la información tiene que residir en los seres vivos. , la información en los seres vivos esta en los ADN, esa molécula es la que posee la información biológica, lo que veremos es que gran parte de la energía que se gasta espera mantener esa información, esta se tiene que expresar de alguna forma y esa expresión es el fenotipo biológico, el ser humano es una de las especias con mayor diversidad fenotípica y luego le siguen los perros en cuanto a su diversidad. Había 4 razas originales de perros, y desde ahí la diversidad aumento mucho, Diferencias fenotípicas son cosas observables, tienen información y esa expresión determina el fenotipo más el ambiente. Lo que veremos es como se hace eso. La información está en la molécula de ADN no muy conocido, pero se sabía que heredaba, fue Gregor Mendel con el experimento de las arvejas que determino las leyes de la herencia. Luego en Drosofila (1910) se determino que la información genética esta en los cromosomas, hechos de ADN y proteínas, y cuando se analizo el ADN, cuando se infecta una herida se aislaron los leucocitos y de ahí salió la nucleina, se analizo y era ADN. Extremadamente simple, es un polímero, de nucleótido, base nitrogenada azúcar y fosfato. Cuando se determino que la información estaba en los cromosomas vieron que era extremadamente simple para poder tener la información genética 1947, el ADN oficialmente aceptado como portador de la información genética. No se explicaba como la información tenía que ser replicada, 1953 cuando James Watson y Francis Crick trabajando con modelos de barras y pelotas dilucidaron la estructura de ADN , dijeron que era bicatenaria, anti-paralalelas y los fosfatos y azúcar para afuera y las bases hacia adentro. TA CG lo más importante de la estructura del ADN , es que inmediatamente explicaron como la molécula se puede copiar. Ello no lo dicen en el paper pero como la complementariedad de bases es estricta solo hay que separar y llenar con nucleótidos complementarios del molde (semiconservativa)
    • Lo que somos como especie esta en el ADN , tenemos 23 cromosomas secuenciados (hace 10 años atrás), en el proyecto genoma humano, hubieron grandes sorpresas cuando se secuencio, 35mil genes, la expresión de 35mil proteínas define a una especie como nosotros para este planeta, sorpresa porque nos consideramos especie compleja, poder cognitivo superior..etc. Eso está contenido en los 35mil genes, numero extremadamente pequeño. Eso es muy manejable del vista de punto informático., cuando se expresa la diversidad es bastante alta. Cuando se empezó analizar genoma, c coli, luego organismos más complejos como el de la drosofila melanogaster, fue una de las primeros proyectos de genomas, la aproximación “tiro de escopeta” se aislaba su ADN y se secuenciaban trozos al azar de 1 o 2 mil nucleótidos. Guardándolos en bases de datos de bases. Para diferenciarlos. “dna walk” el poder bioformatico suficiente para secuenciar al azar, como el ADN tiene secuencias especificas podre solapar trozos de ADN al azar y construir el genoma de la drosofila. Sillicon vay en Ca, en un fin de semana hicieron la wea y de ahí sacaron el genoma de la drosofila. En el domingo en la tarde lo tenían listo. El genoma de la drosofila son 14mil genes. Cuando se secuencio el genoma humano paso lo mismo. Eso es para que veamos que en teoría somos casi el doble de complejos de una mosca. Los mamíferos son muy similares, Las plantas tienen mucho mas ADN y genes, las salamandras (tienen mucho ADN), no está la complejidad en la cantidad, sino que como los mamíferos están más complejos, con corteza cerebral que reconoce patrones asociando los patrones, inteligencia del sistema nervioso central en la corteza, diferente por elementos de trasnlocacion, nuestros genes están muy repetitivos, elementos saltatorios, uno de esos saltos genero nuestra corteza cerebral. (evolución) ¿A donde va todo de la información genética? James Watson fue el primer genoma que fue secuenciado de una sola persona. Porque fue el primer director de genoma humano hecho por 2 grupos, uno privado y otro público, Clinton con Toni Blair hicieron leyes para que no se patentara el genoma humano, se inicio un proyecto gubernamental repartiéndose los cromosomas entre países ambos proyectos independientes se obtuvo el mismo resultado, cuando se hizo eso se hizo tomar el dna de un grupo de personas destruyendo sus identidades, es el genoma de un grupo de personas con grupos consensos. 4 a 5 años atrás se secuencio el primer genoma de solo 1 persona .10 12 millones de dólares, y los costos han bajado mucho, se espera secuenciar no más de mil doralares, con el genoma de la persona se puede saber que tipos de conducta se pueden tomar para evitar enfermedades. Cuando hablamos de información biológica tenemos que decir que es lineal. Como información tendremos una secuencia de nucleótidos. Tenemos que saber cómo leer y trabajar con la información genética manipulándola etc. Cuando vemos la información genética, en el caso de watson 3.3 millones de snps. Son lugares donde hay variaciones de 1 nucleótido, significando cambio en la información, la información biológica sirve solo para 1 cosa, que es que se expresa. Si no se expresa no sirve, que significa conceptualmente la expresión? Expresan proteínas, cuando tengo la información que ha sido cambiada en el caso de Watson con 3 millones de polimorfismos., significa que
    • puede o no estar en un sector que codifica. En nuestro caso de 3mil millones de pares de bases solo el 2% se expresa en proteína, codificando para proteína. No implicando que son genes, sino un tercio del genoma es información de genes y los 2 tercios, son las zonas repetitivas en el cromosoma. Si tenemos un cambio de un polimorfismo de un solo nucleótido afecta o no? ADN basura, y eso cambia 10 mil cambios en los aminos de síntesis. Nos dice algo bastante interesante. Nos dice que es un mutante. Si nos secuenciamos entre nosotros sería que cambia solo a nivel de polimorfismo nivel proteico pero siempre se expresa el 2% , se consideran mutaciones, significa que el genoma tiene cierto grade de resilencia (flexibilidad), eso es para que veamos que la cosa de la información es que la mutación tiene que ser muy precisa para formar una patología. Nos queda claro que la información biológica se utiliza para la gran variedad fenotípica. Que se utiliza para sintetizar proteínas, nuestras diferencias fenotípicas solo está en las diferencias de que expresamos, que nos da en gran parte el proceso de vida en el planeta. Lo otro importante es que cuando veo la información podemos traducir para una proteína, la información es universal, gracias a las tecnologías de ADN recombinante, medusa con bioluminiscencia bajo ciertas condiciones PGLO en los años 60 era una proteína verde fluorescencia,, esa información fue tomada de la medusa se puso en plásmido y se sintetiza en bacteria sintetizando esa proteína. El plásmido tiene un mini gen para expresar el gen en bacteria, se puede expresar en casi todas las influencias, Eso nos dice que la información biológica es realmente universal, independiente si es bacteria o ballena. Eso nos dice algo importante que la vida aparece en este planeta solo una vez. Hasta el momento toda la vía usa esta información, desde organismo central (luca) se produjo la diversidad biológica, eso nos lleva al dogma central de la biología molecular Tenemos el ADN que ya lo conocemos que se auto-replica, eso lo visualizaremos mas adelante, uno de los primeros procesos para expresar es la transcripción (escribir de nuevo) escribiendo la información de otra manera, con otra marca molecular que es realidad utilizar esa estructura con ácidos ribonucleicos. Posteriormente se traduce a proteínas. Ocurriendo en ribosomas. Con función biológica-
    • En los 80 David Baltimore, descubrió un virus con RNA , que durante su proceso al incorporarse a la célula eucariota re-transcribía, que se llama retro transcripción de RNA a ADN . Como el virus del sida. Replicación del dna. Está basada en la complementariedad de Watson y Crick. Significa entonces que nuestra molécula de ADN, de adenina con timina citocina y guanina, es que tenemos que entender la estructura y su topología., Sabemos que la hebra de ADN mono-catenaria es un polímero está compuesto de nucleótidos, compuestos de base nitrogenada fosfato y azúcar, y el azúcar en esos nucleótidos es una pentosa, si es una pentosa, del carbono 1 al 5, para hacer un nucleocido (con una desoxi) pondremos nuestra base nitrogenada en el uno, para que sea nucleótido en el carbono 5 le ponemos un grupo fosfato. Para construir una molécula de dna, es enlazar un nucleótido con otro por enlaces fosfo- diester, lo que es importante entonces es que tiene direccionalidad asimétrica, significa que se enlaza CON 5`FOSFATO Y 3`fosfato- Y en el extremo tiene direccionalidad 5`a 3`. Para tener el ADN bicatenario hay que apartarlo con iguales características a través de enlaces de hidrogeno en las bases nitrogenada. Es rica en ADN anti- paralela, la hebra contraria es igual pero al revés. Para poder copiar el ADN hay que separar las hebras, lo primero en replicación es tener la hebra mono-catenaria para añadir nucleótidos .una de esas hebras será un molde, lo que ocurrirá es que tendremos una base nitrogenada, y lo que ocurrirá es que si es la molde la otra será la complementaria se producirá el enlace fosfodiester de oh OH a P que se enlace el grupo fosfato y se forma la molécula de pirofosfato, en ese proceso se añade un nucleótido a nuestra cadena de ADN , lo que pasa es que el proceso ser repite. Esta dada una pirofosfataza y es así como se produce la replicación y añadidura de nucleótido. Se llama polimerización.
    • El proceso no se hace de forma espontanea, lo que ayudan ahí son las enzima La recombinación es semi-conservativa , la hebra nueva con fidelidad terminaremos con 2 hebras idénticas,. Y así tenemos información biológica de los seres vivos.- no importa el numero de generaciones terminaremos con la misma información genética del comienzo. La evolución genera cambios en el ADN .porque el proceso no es perfecto. Lo que hace esto es la ADN polimerasa, para añadir nucleído necesita un 3 pirohidroxilo. Entra otro nucleótido se parea nuclecidico fosfodiesters y eso pasa en replicación. Que tan rápido se lleva acaba el proceso, lo que le toma una bacteria de e coli son 40 min ya se duplicaron. La e coli tiene solo cromosoma con solo 1 ori. El genoma del e cori son 4.6x10*6 cuando se inicia la replicación de la e cori, es un sitio particular donde se inicia la replicación, donde se separa el dna en 2 hebra- eso se denomina la burbuja de replicación. Hay 2 horquillas de replicación es que se realiza a ambos extremos a medida que ocurre el circulo se expande hasta que se copio todo terminando en el extremo opuesto. Implica que lo que se ha copiado es que han copiado 2.3 p de bases en 40 min. A una taza de mil nucleótidos por segundo. Eucariontes tienen más pega, 3z10^9 nts. 100 a 10 mil replicones. Se hace en paralelo. Epitelio cada 8 hrs polimerización ocurre a una tasa de 100 nucleótidos por segundo .lo importante es que independiente de la
    • replicación, la taza de errores es extremadamente baja. Más alta (tasa) más degenerada. Como sistema biológico 1 error cada mil millones de pares de bases. El proceso de replicación en bacteria: No varia mucho lo único que cambia son nombre y número de enzimas. Ciclo de origen de replicación de replicación bacteriano estructura conservada rica en timina y adenina tiene solo 2 puentes de hidrogeno. Porque es el punto donde abrimos el ADN. Se hace más simple por el tema interacción de bases. Puentes de hidrogeno. Se unen con proteínas y produce una torsión del ADN que produce una abertura y de ahí se ensambla la helicasa multimerica de 6 unidades que desnatura el ADN gastando ATP. Replicación es complejo con muchas enzimas. El proceso se hace en ambas hebras anti paralela es que la polimerización es de 5 a 3`, primasa ADN polimerasa sintetiza pequeños partidores dejando el hidroxilo para que la ADN polimerasa polimerice ADN polimerasa polimeriza el ADN. rnasa degrada ARN h , y final la ligasa que pega Como a partir de una molécula de ADN se produce la replicación, viendo como se copian ambas hebras, con la polimerización del ADN Lo que tenemos que entender es que el proceso es con hebras antipalarelas , va siempre en 5`a 3. La primera SSB , unen ADN mono catenario, después están las enzimas que son capaces de desenredar el ADN que es la topoisomerasa, una de las enzimas que juegan un rol importante son las primasa (RNA polimerasa) que sintetiza partidores para que la ADN polimerasa polimelarise, ADNpoliemerasa funciona con la abrazadera b que aumenta la procesividad del ADN polimerasa, después al RNasa H y finalmente ADN ligasa que une el ADN completamente ligado. Eso ocurre en el sitio específico que se llama Replicón. Ahí se pone la helicasa que es hexámero con 6 unidades. Hay unas moléculas de ATP helicasa es atpasa que hidrólisis de ATP abre la molécula de ADN.
    • Abrir el ADN y dejarlo mono catenario, hay que estabilizarlo osino se vuelve a cerrar. Lo que ocurrirá es que las proteínas SSB se unen al monocatenario y lo estabilizan y está listo para la replicación, lo que ocurre es que la molécula de ADN esta enrollada sobre si misma entonces se utiliza topoisomerasa. Rompe el enlace fosfodiester desenrollando la hebra de ADN. Gasta ATP. Ahora está abierto estabilizado y relajado. Se puede sintetizar el ADN. Tiene que tener un 3`hidroxilo, que se llama ADN primasa. Todas las polimerasas independiente si son ADN o RNA son 5`a 3`. Importante para diferenciar la hebra líder y la hebra retrasada. Lo que ocurrirá es que ahora si la polimerasa toma el 3`hidroxilo y polimerizara. Lo que ocurre con el otro 3`hidroxilo es la polimerización en sentido contrario. Es un proceso continuo, helicasa sigue abriendo el ADN, para la que la polimerasa siga sintetizando el ADN, en la hebra de sentido contrario, cada vez que la helicasa abre, se tiene que sintetizar un partidor. (Diferencia de hebra continua y discontinua) Procesividad, capacidad de la enzima unida al ADN polimerasa. La enzima por si sola se cae, necesita la abracadera B, que se ensambla al ADN y no se suelta, reaccionando con el ADN polimerasa, polimerizando rápidamente. Lo que se descubrió que en la hebra retrasada es constante, en procarionte 1000 pares de bases (fragmento de Okazaki) en eucariontes 250 millones de bases. Estos fragmentos tienen que ser eliminados para que sea continua y ahí interviene la RNAsaH , RNAsa H nucleasa (partidores de primasa) de RNA a moléculas hibridas. Deja espacios que la polimerasa rellena.
    • Ligasa gastando ATP establece el enlace fosfodiester. Ambas hebras terminan al mismo tiempo. Usa 3`hidroxilo para polimerizar.ADN polimerasa exonucleasa. Continuación de replicación El concepto de la horquilla replicativa de procarionte, existen diferencias con las eucariontes, en procariontes la helicasa está básicamente con la primasa, definiéndose como replisoma. Básicamente las 2 polimerasas están juntas. Complejos proteicos asociados a la horquilla de replicación se denominan Holoenzimas, cuando ambas actividades enzimáticas actúan en conjunto. Helicasa proteína con 6 unidades, se ensamblan en ADN, en 6 sitios. Es capaz de desnaturar al ADN con gasto de ATP. A través de su hidrólisis y cambios conformacionales abre el ADN en una tasa de mil pares de bases por segundo a la misma velocidad del ADNpolimerasa. Proteínas SSB forma complejos proteicos de ADN mono-caterios dejándolos disponibles para la polimerización Abracadera beta, proteínas muy conservadas y necesita un sistema de ensamblaje para funcionar. Complejo de la horquilla de replicación de procarionte. Complejo de replicación de la eucarionte donde la helicasa es aparte y ADN polimerasa alfa con la ligasa están en un complejo aparte, responsables de la síntesis en la cadena retrasa. Quien está encargada de la polimerización de eucariontes es la ADNpolimerasa. Fidelidad es muy alta, basada en diferentes
    • aspectos, la enzima favorece a los nucleótidos complementarios de la cadena que polimeriza. Bajo esa característica la polimerasa tiene una fidelidad de un error en 100 mil pares de bases. Además cuenta con una actividad correctora, si se incorpora una base errona se produce un cambio conformacional en la enzima y el nucleótido no se aparea con su complementario y la enzima cambia entonces el ADN cambia en el sitio de polimerización al sitio de edición, que es una actividad exonucleasa de las ADN polimerasas, 3`-5` Significa que esas enzimas tienen la capacidad de romper enlaces fosfodiester, 3`a 5`cuando se incorpora el nucleótido que no se incorpora pasa al sitio de edición (cambiando su conformación) y se le remueve el nucleótido, y una vez que se va cambia al sitio de polimerización y sigue polimerizando, aumentando la fidelidad de replicación. Otro factor que contribuye es que tenemos que entrar a los mecanismos de reparación, que ocurre a pesare de tener los 2 mecanismos mencionados anteriormente: actividad exonucleasa y de la polimerasa. Hay cada cierto pares de bases hay un nucleótido para la incorporación y queda una estructura en el ADN que no se copia y queda como un lomo de toro. Hay enzimas que ve eso, la interrupción y ahí ocurrirá que hay enzimas que degradan ese nucleótido no complementario a la base y quedara un espacio, rellenándolo la ADNpolimerasa, quedando 3`hidroxilo con ligasa que pegaría todo. Cuando hablamos de la reparación del ADN, básicamente en la clase pasada vimos la replicación del ADN bacteriano, si separamos el ADN bacteriano en un extremo y lo copiamos será un ADN entrelazado, lo que tiene que ocurrir es separar las 2 hebras, y ahí están las topoisomerasa, hay unas que se adhieren al ADN rompiendo enlaces y luego vuelven a cerrar, logrando que se separen. Procariontes 1 cromosoma por célula Se han encontrado compuestos que inhiben la separación de los cromosomas bacterianos actuando como antibióticos, inhibiendo a las bacterias. (Inhibidores de topoisomerasa) interrumpiendo la replicación de cromosomas en procariontes. Con el cromosoma de eucariontes, es que son lineales. No se necesita partidores. Telomerasa, secuencias repetitivas en los extremos de los cromosomas capaces de mantenerlos y extenderlos, en el fondo es una retro trasncriptasa, porque esa enzima es una ribonucleoproteina, dentro de la estructura tiene RNA que usa como templado para extender los extremos de los cromosomas. Se extiende y luego del partidor se copia esa hebra. La mayoría de los canceres tienen que tener actividad Telomerasa, para mantenerla en división. Se cree que es un blanco para combatir la neoplasia. Lo interesante de la Telomerasa que es ADNpolimerasa usando templado su molécula de RNA en su estructura (retrotranscripcion). Cuando se clono dolly se dice que su origen fue célula de fibroblasto. Lo que se quería hacer era retro programar, (tipo célula madre) que son importantes dentro del desarrollo embrionario dan cualidad a los tejidos. La gran innovación era retro programar el núcleo de la célula haciendo que produjera otro individuo. Se hizo a través de varios procesos. Antes de hacer la transferencia nuclear, que sacan el ovocito que por manipulación mecánica se le saca el pronúcleo y luego a una célula en cultivo tomamos uno de esos núcleos y se lo inyectamos al ovocito a nucleado y después del golpe eléctrico funciona. Con bajas concentraciones de suero.
    • Para poder clonar la oveja dolly se usaran más de 260 embriones. Y se obtiene el embrión que se le pone en una madre sustituta. (De cara negra) cuando se hizo el experimento se decía que la dolly era genéticamente vieja, ósea tenia telomeros más cortos, causo gran controversia, se pensó que habría problemas, pero fue sacrificada. Porque estaba enferma. El ADN que tratamos de replicar esta en un ambiente oxidativo, por ende sufrirá transformaciones como la metilación etc. atentando al genoma. Por ende tiene que haber mecanismos de reparación. Cuando perdemos una base perdemos la información. Aquí están las mutaciones, reacciones de depurinacion, se pierde información provocando una delecion. Los mecanismos de reparación los veremos más adelante. El cuerpo tiene mecanismos que reparan esos diaños dímeros de timidina, por mucho sol. Hay nucleasas que junto con la helicasa elimina ese segmento de ADN entonces queda un espacio vacío rellenado por un ADNpolimerasa, luego siendo ligado por una ligasa. Esos son los mecanismos de reparación. Uracilglicosilasa, censa el ADN. Si hay ribosa sin base. Hay una endonucleasa que rompe los enlaces fosfodiester, dejando un espacio y la polimerasa rellenando. Luego una ligasa y así. Porque son necesarios estos mecanismos? Porque en el comienzo de nuestra que solo 1 mutación especifica puede causar graves enfermedades, como la anemia falciforme, que genera agregados de eritrocitos, con forma anormal. Que se acumulan en los capilares. Este tipo de anemia es muy común en los afroamericanos. Es enfermedad recesiva con ambos alelos afectados. La mutación es el cambio en una base. El tetrámero de la hemoglobina, nos permite captar el oxigeno y cambia formando fibras en el eritrocito y ese cambio estructural cambia toda la estructura del eritrocito, produciendo una mutación. Alteraciones en las estructuras producen mutaciones. Enfermedad haptingtong o algo así, enfermedad que se vio en una villa en Venezuela, se encontró una alta incidencia de esta enfermedad. Hantintina, que la función no se sabe muy bien. Ocurre que lo que pasa es que tiene una pequeña secuencia de aminoácidos que se repite varias veces en la proteína, una glutamina. Lo que codifica para glutamina GCA , es bien interesante porque esta repetición se aumenta. Se cree que cierta persona la ADNpolimerasa empieza a tartamudear, entonces es una mutación. Produce una demencia a los 40 años. La enfermedad es dominante. Se ve en el pedigrí de la familia. Cambios en el receptor de crecimiento. Son mutaciones en un solo aminoácido en un sitio clave. Acondroplastia. Síndrome de Werner, donde se afecta la helicasa que produce envejecimiento prematuro. De esa manera se termina la clase de replicación.