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Replicación del ADN
Lina Merlano Romero
José David Navarro
María José Ortega
Jesús Turizo Hernández

Universidad de Sucre....
Conceptos básicos
Ácido desoxirribonucleico (ADN)

 El ADN es una macromolécula de aspecto filamentoso, formada
por carbono, hidrógeno, oxí...
ADN

ARN
Transcripción

ADN
Traducción

ADN
Transcripción

Transcripción

Transcripción

rARN

mARN

tARN

Ribosomas
Tradu...
Estructura del ADN
Bases nitrogenadas

Azúcar

Puentes de hidrógeno

Esqueleto de azúcar y fosfato
Nucleósido

Nucleótido
...
Organización del ADN

Núcleo
Cromosoma

Histona
Codón
Pares de bases
ADN
Organización del ADN

ADN

Histonas

Nucleosomas

Cromatina

Cromosoma
Ciclo celular

 El ciclo celular es una secuencia ordenada de sucesos con fines
de reproducción, crecimiento y desarrollo...
Fase G0
Interfase

Fase G1
Fase S
Fase G2

Ciclo celular
Profase
Fase M

Metafase
Anafase
Telofase

Ciclo celular
Replicación del ADN
Definición

 La replicación del ADN es la proceso de síntesis de nuevas
hebras de ADN usando como molde una cadena ya exi...
Tipos de replicación

ADN parental

+

+

+

Conservativa

Semiconservativa

Dispersiva
Principios de replicación

La replicación es un proceso semiconservador
Principios de replicación

La replicación comienza en un punto del ADN

Lazo

Horquilla de
replicación

Horquilla de
repli...
Principios de replicación

La síntesis de ADN se desarrolla en dirección 5' → 3'
Principios de replicación

La síntesis de ADN es semidiscontinua
Origen

Helicasa

Cadena retrasada
Cebador de ARN

Fragme...
Maquinaria enzimática

Las principales moléculas enzimáticas implicadas en la replicación
del ADN son:

 Helicasa.
 Prot...
Maquinaria enzimática

 Enzimas encargadas de romper los puentes de hidrógeno que
mantienen unida la doble hélice.

 Se ...
Maquinaria enzimática

 También llamada proteína de unión a cadena sencilla.
 Estabiliza el DNA desenrollado uniéndose a...
Maquinaria enzimática

 Es una topoisomerasa II de ADN
 Reduce la tensión molecular causada por el superenrollamiento.
...
Maquinaria enzimática

Sintetiza las nuevas hebras de ADN de las dos bandas.
ADN polimerasa
Cadena adelantada
Topoisomeras...
Maquinaria enzimática

 DNA Polimerasa III: Síntesis de la nueva cadena de ADN
emparejando

los

desoxirribonucleótidos

...
Maquinaria enzimática

ADN polimerasa
Maquinaria enzimática

ADN polimerasa
Maquinaria enzimática

Encargada de la síntesis de los primers para la síntesis del DNA.
Esta inicia los fragmentos de Oka...
Maquinaria enzimática

Une los fragmentos de Okazaki o aquellas zonas del ADN donde se
hayan producidos Nicks.

Ligasa
Fases de la replicación

El ADN se encuentra enrollado, es necesario que la doble cadena
de nucleótidos se separe para que...
Fases de la replicación

En las procariotas existe un solo origen de replicación, denominado
OriC y, a partir de este únic...
Fases de la replicación

1. Reconocimiento del sitio de inicio de la replicación.
2. Separación de las cadenas parentales ...
Fases de la replicación

 Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación,
una de las hélices se sintetiza ...
Fases de la replicación
En la hebra inferior de la cadena molde
de ADN, la síntesis se da continuamente
en el sentido 5’ →...
Fases de la replicación

 La primasa sintetiza los cebadores necesarios para la síntesis
discontinua de la cadena retrasa...
Fases de la replicación

 La ADN Polimerasa III actúa en ambas cadenas de ADN.
 Se forman la cadena continua y fragmento...
Fases de la replicación

 La ADN Polimerasa I degrada los cebadores y los reemplaza por
ADN complementario.

 La ADN lig...
Replicación del ADN en eucariotas

 Similar a lo que ocurre en procariotas.
 Las histonas antiguas se fusionan con la he...
Daños, mutaciones y reparación
Daños

 Perdida de bases
 Cambio de bases
 Modificación química de bases
 Rotura de enlaces fosfodiester
 Entrecruzam...
Daños
 Espontáneas

 Inducidas
 Agentes físicos:
 Radiación UV.

 Radiación ionizante.
 Agentes químicos:
 Acido ni...
Daños

Cambio de bases

 A, G y C:
 Grupos amino exocíclicos.
 Pérdida espontánea dependiente de:
 Temperatura.
 pH.
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Reparación

Escisión de bases
Daños

 Espontáneas.
 Depurinación.

Célula humana:
2000 a 10.000 purinas/célula/dia.

Pérdida de bases
Daños

 Hay dos tipos de sustitución:
 Transición (entre bases iguales).

 Transversión (entre bases diferentes).

Sust...
Reparación

 Es aquella reparación en la que no se hace necesaria la remoción
de bases o nucleótidos sino que simplemente...
Reparación

Metiltransferasa

O 6 – metilguanina metiltransferasa

Reparación directa
Daños

Radiaciones UV
Reparación

Fotoliasa

Reparación directa
Reparación

Genes Uvr A, B Y C

UVR ABC

Helicasa II
No reparación (mutación)

Xeroderma pigmentoso (XP)
Fallos por la escisión de nucleótidos

 Dermatosis que se transmite e...
No reparación (mutación)
Xeroderma pigmentoso (XP)
Fallos por la escisión de nucleótidos

Ampollas

Queratosis

Blefaritis...
No reparación (mutación)

Cáncer de mama
Fallos en la reparación de la rotura de la doble cadena de DNA

Enrojecimiento
de...
Resumen
Preguntas
El ADN se replica por cuál de los siguientes
modelos propuestos:

A.
B.
C.
D.

Conservativo.
Semiconservativo.
Dispersivo....
¿Cuál de los siguientes elementos no está
implicado en la formación de las horquillas
de replicación?
A.
B.
C.
D.

Proteín...
¿En qué dirección se replica el ADN?
A.
B.
C.
D.

5’ → 3’
3’ → 5’
5’
3’
¿Cuál de las siguientes secuencias de una
molécula de ADN sería complementaria para
la secuencia GCTTATAT?
A.
B.
C.
D.

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Si la secuencia de la cadena molde de ADN
es 5'-AATGCTAC-3‘, la cadena nueva tendrá
la siguiente secuencia:
A.
B.
C.
D.

3...
En eucariotas, el ADN está enrollado
alrededor de cuál de las siguientes
estructuras:
A.
B.
C.
D.

Proteínas SSB.
Solenoid...
Nuestra misión en la tierra es descubrir nuestro
propio camino. Nunca seremos felices si vivimos
un tipo de vida ideado po...
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Replicación del ADN

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Descripción sencilla de la duplicación del ADN, los mecanismos principales de reparación y las principales mutaciones.

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Replicación del ADN

  1. 1. Replicación del ADN Lina Merlano Romero José David Navarro María José Ortega Jesús Turizo Hernández Universidad de Sucre. Facultad de Ciencias de la Salud. Programa de Medicina. Bioestructura III. Bioquímica II. Periodo 02-2013.
  2. 2. Conceptos básicos
  3. 3. Ácido desoxirribonucleico (ADN)  El ADN es una macromolécula de aspecto filamentoso, formada por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo.  El ADN es la base de la herencia, está organizado en genes, que son las unidades fundamentales de la información genética.  El ADN dirige la síntesis de ácido ribonucleico (ARN), que a su vez dirige la síntesis de proteínas por los ribosomas.
  4. 4. ADN ARN Transcripción ADN Traducción ADN Transcripción Transcripción Transcripción rARN mARN tARN Ribosomas Traducción Proteínas Función del ADN
  5. 5. Estructura del ADN Bases nitrogenadas Azúcar Puentes de hidrógeno Esqueleto de azúcar y fosfato Nucleósido Nucleótido Fosfato
  6. 6. Organización del ADN Núcleo Cromosoma Histona Codón Pares de bases ADN
  7. 7. Organización del ADN ADN Histonas Nucleosomas Cromatina Cromosoma
  8. 8. Ciclo celular  El ciclo celular es una secuencia ordenada de sucesos con fines de reproducción, crecimiento y desarrollo, y renovación de tejidos.  La duración del ciclo celular depende del tipo de célula y de factores externos como la disponibilidad de nutrimentos.  Las células se dividen a una velocidad suficiente para reemplazar únicamente las células que son eliminadas del cuerpo.
  9. 9. Fase G0 Interfase Fase G1 Fase S Fase G2 Ciclo celular Profase Fase M Metafase Anafase Telofase Ciclo celular
  10. 10. Replicación del ADN
  11. 11. Definición  La replicación del ADN es la proceso de síntesis de nuevas hebras de ADN usando como molde una cadena ya existente.  La replicación del ADN se han estudiado principalmente en procariotas con genoma simple como la E. Coli.
  12. 12. Tipos de replicación ADN parental + + + Conservativa Semiconservativa Dispersiva
  13. 13. Principios de replicación La replicación es un proceso semiconservador
  14. 14. Principios de replicación La replicación comienza en un punto del ADN Lazo Horquilla de replicación Horquilla de replicación
  15. 15. Principios de replicación La síntesis de ADN se desarrolla en dirección 5' → 3'
  16. 16. Principios de replicación La síntesis de ADN es semidiscontinua Origen Helicasa Cadena retrasada Cebador de ARN Fragmento de Okazaki Cadena Nueva hebra ADN adelantada de ADN polimerasa
  17. 17. Maquinaria enzimática Las principales moléculas enzimáticas implicadas en la replicación del ADN son:  Helicasa.  Proteína de unión a cadena sencilla.  ADN polimerasa.  Girasa.  Primasa.  Ligasa.
  18. 18. Maquinaria enzimática  Enzimas encargadas de romper los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice.  Se une a la banda discontinua de cada horquilla de replicación. ADN polimerasa Cadena adelantada Topoisomerasa Helicasa Cebador Cadena retrasada Fragmentos de Okazaki ADN polimerasa Helicasa
  19. 19. Maquinaria enzimática  También llamada proteína de unión a cadena sencilla.  Estabiliza el DNA desenrollado uniéndose a éste, e impide que se reasocie la doble hélice. ADN polimerasa Cadena adelantada Topoisomerasa Helicasa Cebador Cadena retrasada Fragmentos de Okazaki ADN polimerasa Proteína SSB
  20. 20. Maquinaria enzimática  Es una topoisomerasa II de ADN  Reduce la tensión molecular causada por el superenrollamiento.  Produce cortes de doble cadena y después los une. ADN polimerasa Cadena adelantada Topoisomerasa Helicasa Cebador Cadena retrasada Fragmentos de Okazaki ADN polimerasa ADN girasa
  21. 21. Maquinaria enzimática Sintetiza las nuevas hebras de ADN de las dos bandas. ADN polimerasa Cadena adelantada Topoisomerasa Helicasa Cebador Cadena retrasada Fragmentos de Okazaki ADN polimerasa ADN polimerasa
  22. 22. Maquinaria enzimática  DNA Polimerasa III: Síntesis de la nueva cadena de ADN emparejando los desoxirribonucleótidos con los desoxirribonucleótidos complementarios correspondientes del ADN molde.  DNA Polimerasa II: Con actividad exonucleasa 3’-5’ esta involucrada en procesos de reparación de DNA.  DNA Polimerasa I: Una actividad 3’-5’ exonucleasa, remoción de nucleótidos erróneos y esta involucrada en la síntesis de los primers. ADN polimerasa
  23. 23. Maquinaria enzimática ADN polimerasa
  24. 24. Maquinaria enzimática ADN polimerasa
  25. 25. Maquinaria enzimática Encargada de la síntesis de los primers para la síntesis del DNA. Esta inicia los fragmentos de Okazaki. Primasa
  26. 26. Maquinaria enzimática Une los fragmentos de Okazaki o aquellas zonas del ADN donde se hayan producidos Nicks. Ligasa
  27. 27. Fases de la replicación El ADN se encuentra enrollado, es necesario que la doble cadena de nucleótidos se separe para que opere la ADN polimerasa. ADN polimerasa Cadena adelantada Topoisomerasa Helicasa Cebador Cadena retrasada Fragmentos de Okazaki ADN polimerasa
  28. 28. Fases de la replicación En las procariotas existe un solo origen de replicación, denominado OriC y, a partir de este único punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento u horquillas de replicación. Origen de replicación (OriC) Horquilla de replicación Horquilla de replicación
  29. 29. Fases de la replicación 1. Reconocimiento del sitio de inicio de la replicación. 2. Separación de las cadenas parentales de ADN. 3. Estabilización parcial de esas cadenas como cadenas sencillas de ADN (Proteínas SSB). 4. Formación del complejo de iniciación. 5. Síntesis del ARN cebador tanto en la cadena retardada como en la cadena conductora. Iniciación
  30. 30. Fases de la replicación  Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación, una de las hélices se sintetiza de forma continua, la hélice conductora (también llamada hélice líder).  La otra hélice se sintetiza de manera discontinua, hélice retardada (también llamada hélice retrasada), a base de fragmentos cortos o fragmentos de Okazaki. Iniciación
  31. 31. Fases de la replicación En la hebra inferior de la cadena molde de ADN, la síntesis se da continuamente en el sentido 5’ → 3’. La síntesis de ADN empieza de nuevo en la cadena superior, en una horquilla de replicación, y continúa desde allí hasta terminar la cadena molde. Cadenas molde de ADN Desenrollado y replicación Nuevas cadenas de ADN sintetizado En la hebra superior de la cadena molde de ADN, la síntesis empieza en una horquilla y continua en dirección opuesta al desenrollado. La síntesis de ADN en esta cadena es discontinua; se sintetizan fragmentos cortos de ADN llamados fragmentos de Okazaki, producto de este proceso. Fragmentos de Okazaki Cadena retrasada Síntesis discontinua de ADN Cadena adelantada Síntesis continua de ADN Iniciación
  32. 32. Fases de la replicación  La primasa sintetiza los cebadores necesarios para la síntesis discontinua de la cadena retrasada de ADN.  Extensión de los nuevos fragmentos de ADN por la ADN polimerasa.  La ADN polimerasa elimina los cebadores y rellena los espacios que quedan al eliminar los cebadores.  La ligasa une los fragmentos de ADN catalizando la formación de un enlace fosfodiester entre el extremo 5´PO4- de un nucleótido y el grupo 3’OH- del nucleótido adyacente. Fragmentos de Okazaki
  33. 33. Fases de la replicación  La ADN Polimerasa III actúa en ambas cadenas de ADN.  Se forman la cadena continua y fragmentos de Okazaki. Hélice retardada Hélice conductora Cebadores Hélice conductora Fragmento de Okazaki Elongación
  34. 34. Fases de la replicación  La ADN Polimerasa I degrada los cebadores y los reemplaza por ADN complementario.  La ADN ligasa une todos los fragmentos de ADN de Okazaki. Cadenas molde de ADN Horquilla de replicación ADN polimerasa Fragmentos de Okazaki ADN ligasa Cadena retrasada Cadena adelantada Terminación
  35. 35. Replicación del ADN en eucariotas  Similar a lo que ocurre en procariotas.  Las histonas antiguas se fusionan con la hebra conductora.  Mayor número de replicones u horquillas.  Más lento (10 veces) por la existencia de histonas.  Fragmentos de Okazaki más pequeños.  Ocurre durante la interfase en el periodo o fase S del ciclo celular.  Ocurre siempre en el interior del núcleo.
  36. 36. Daños, mutaciones y reparación
  37. 37. Daños  Perdida de bases  Cambio de bases  Modificación química de bases  Rotura de enlaces fosfodiester  Entrecruzamientos Tipos de daños
  38. 38. Daños  Espontáneas  Inducidas  Agentes físicos:  Radiación UV.  Radiación ionizante.  Agentes químicos:  Acido nitroso.  Agentes alquilantes.  Carcinógenos.  Agentes bifuncionales. Causas de daños
  39. 39. Daños Cambio de bases  A, G y C:  Grupos amino exocíclicos.  Pérdida espontánea dependiente de:  Temperatura.  pH. Pirimidinas Purinas
  40. 40. Reparación Escisión de bases
  41. 41. Daños  Espontáneas.  Depurinación. Célula humana: 2000 a 10.000 purinas/célula/dia. Pérdida de bases
  42. 42. Daños  Hay dos tipos de sustitución:  Transición (entre bases iguales).  Transversión (entre bases diferentes). Sustitución de bases
  43. 43. Reparación  Es aquella reparación en la que no se hace necesaria la remoción de bases o nucleótidos sino que simplemente se revierte el daño.  Enzima fotoliasa.  Metiltransferasa. Reparación directa
  44. 44. Reparación Metiltransferasa O 6 – metilguanina metiltransferasa Reparación directa
  45. 45. Daños Radiaciones UV
  46. 46. Reparación Fotoliasa Reparación directa
  47. 47. Reparación Genes Uvr A, B Y C UVR ABC Helicasa II
  48. 48. No reparación (mutación) Xeroderma pigmentoso (XP) Fallos por la escisión de nucleótidos  Dermatosis que se transmite en forma autosómica recesiva.  Se mutan cualquiera de los 7 genes implicados en la reparación. (XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG)  Se manifiesta como una reacción de fotosensibilidad.  Probabilidad de desarrollar cáncer cutáneo.
  49. 49. No reparación (mutación) Xeroderma pigmentoso (XP) Fallos por la escisión de nucleótidos Ampollas Queratosis Blefaritis Conjuntivitis Machas cutáneas
  50. 50. No reparación (mutación) Cáncer de mama Fallos en la reparación de la rotura de la doble cadena de DNA Enrojecimiento de la piel Inflamación de ganglios linfáticos Bulto en la mama
  51. 51. Resumen
  52. 52. Preguntas
  53. 53. El ADN se replica por cuál de los siguientes modelos propuestos: A. B. C. D. Conservativo. Semiconservativo. Dispersivo. Ninguna es correcta.
  54. 54. ¿Cuál de los siguientes elementos no está implicado en la formación de las horquillas de replicación? A. B. C. D. Proteínas SSB. Helicasa. OriC. Ligasa.
  55. 55. ¿En qué dirección se replica el ADN? A. B. C. D. 5’ → 3’ 3’ → 5’ 5’ 3’
  56. 56. ¿Cuál de las siguientes secuencias de una molécula de ADN sería complementaria para la secuencia GCTTATAT? A. B. C. D. TAGGCGCG. ATCCGCGC. CGAATATA. TGCCTCTC.
  57. 57. Si la secuencia de la cadena molde de ADN es 5'-AATGCTAC-3‘, la cadena nueva tendrá la siguiente secuencia: A. B. C. D. 3'-AATGCTAC-5' 5'-AATGCTAC-3' 3'-TTACGATG-5' 5'-TTACGATG-3'
  58. 58. En eucariotas, el ADN está enrollado alrededor de cuál de las siguientes estructuras: A. B. C. D. Proteínas SSB. Solenoide. Polimerasa. Histonas.
  59. 59. Nuestra misión en la tierra es descubrir nuestro propio camino. Nunca seremos felices si vivimos un tipo de vida ideado por otra persona. James Van Praagh

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