1. GENÈTICA
MOLECULAR
DUPLICACIÓ DE L’ADN
MUTACIONS

2. “Dogma central de la biologia”

3. BIOSÍNTESI DE L’ADN
La replicació de l’ADN en
eucariotes es fa en la fase
S del cicle cel·lular i cada
cromosoma es replica a
partir de molts orígens de
replicació (replicons)
La duplicació de l’ADN és un
procés multienzimàtic on les
dues cadenes es separen i es
sintetitzen dues de noves.
En un principi existien tres
hipòtesis de treball:
Replicació conservativa
Replicació dispersativa
Replicació semiconservativa

4. Experiment de Meselson i Stahl (1957)
Treballant amb marcadors radioactius es va demostrar que la duplicació de l’ADN seguia el
model semiconservatiu
Van cultivar el bacteri Escherichia
coli en un medi amb nitrogen no
radioactiu (isòtop pesant).
Seguidament van transferir els
bacteris a un medi amb nitrogen
lleuger i els van deixar reproduir
una vegada. Llavors van extreure
l’ADN i el van ultracentrifugar
Si es feia el mateix procediment
amb la segona generació (deixant
que es reproduïssin dues vegades
en nitrogen lleuger), apareixien
dues bandes (semipesant i lleuger)
Això demostrà que la replicació era
semiconservativa. Si fos
conservativa, la F1 haurien de
sortir 2 bandes (lleugera i pesant) i
si fos dispersativa hauria de sortir
ADN en tota la franja des de la
banda lleugera fins la pesada

5. REPLICACIÓ SEMICONSERVATIVA
Els estudis es van realitzar
primerament sobre
procariotes. Posteriorment,
es va veure que els resultats
observats en procariotes
eren molt semblants als
observats en eucariotes.
Segons aquest model, cada
nou fragment d’ADN conté
una cadena “original” i una
cadena “nova”
Per tal que es pugui fer la
replicació, les dues cadenes
s’han de desenrotllar i obrir,
de manera que es formaran
bombolles de replicació

6. La duplicació de l’ADN segueix sempre la mateixa direcció:
ELS ENZIMS QUE DUPLIQUEN l’ADN LLEGEIXEN AQUEST DE L’EXTREM 3’ CAP
A L’EXTREM 5’ PERÒ POSEN ELS NUCLEÒTIDS COMPLEMENTARIS NOUS A
L’INREVÉS, DE L’EXTREM 5’ CAP AL 3’
De fet, tots els enzims que llegeixen l’ADN ho fan de la mateixa manera:
llegeixen de l’extrem 3’ cap al 5’ i copien del 5’ cap al 3’

7. REPLICACIÓ EN PROCARIOTES
Els estudis fets sobre procariotes van demostrar que
la duplicació de l’ADN era semiconservativa (cada
doble cadena està formada per una cadena nova i una
altra original), seqüencial (sense interrupcions) i
bidireccional (sempre en la mateixa direcció: lectura 3’
a 5’ i copia de 5’ a 3’).

8. REPLICACIÓ SEMICONSERVATIVA
Diferenciem 3 passos: (EN EUCARIOTES)
1. Desenrotllament i obertura de la cadena:
1.1. La cadena perd la seva estructura secundària gràcies a enzims com
helicases, girases, topoisomerases,etc...
1.2. Es formen bombolles de replicació. Les cadenes s’han d’obrir (en un únic
punt en les procariotes però en molts en eucariotes) per poder fer la
duplicació. Aquestes bombolles s’obren més i donen lloc a les forquetes de
replicació. D’aquesta manera es permet que els enzims que han de llegir l’ADN
ho puguin fer

9. 2. Síntesis de les noves cadenes d’ADN
L’enzim encarregat de seleccionar i posar els nucleòtids complementaris és l’ADN
polimerasa. Aquest enzim, però, necessita una petita seqüència de nucleòtids ja feta
(“primer”),sintetitzat per una primasa. El primer és una petita seqüència de nucleòtids
d’ARN complementaria a la cadena d’ADN i que serveix com a base per a que l’ADN
polimerasa pugui realitzar la seva funció. Més endavant, aquest primer s’hidrolitzarà per
acció d’una nucleasa i els nucleòtids seran substituïts per nucleòtids d’ADN

10. Mentre l’ADN polimerasa posa nucleòtids, la forqueta de replicació es desplaça en la
mateixa direcció que la duplicació (de l’extrem 3’ cap al 5’). Això fa que mentre una de
les dues cadenes es sintetitza de manera continua, l’altra no es pot sintetitzar
(la cadena orientada de 5’ a 3’)

11. Davant d’aquest problema el 1968 Reiji Okazaki proposà que la cadena 5’ a 3’ es duplicava
“a salts”. Aquests salts feien aparèixer fragments nous d’ADN denominats fragments
d’Okazaki
A mesura que la forqueta de replicació avança, la cadena 5’ a 3’ resta sense duplicar.
Quant aquesta part es prou llarga, es sintetitza un primer en sentit contrari a l’obertura
de la forqueta de manera que una ADN polimerasa pot duplicar el fragment. Com que el
procés és continu (obertura de la forqueta i duplicació), a mesura que la forqueta de
duplicació avança es creen noves parts que es duplicaran “a salts”
A mesura que el procés
avança, els primers són
hidrolitzats per les
nucleases i substituïts
per nucleòtids d’ADN.
Més endavant, els
fragments s’uneixen
gràcies a ligases
Distingim llavors entre
la cadena continua i la
cadena retardada

13. La replicació de l’ADN lineal (com la dels cromosomes eucariòtics)
planteja un problema amb els extrems de l’ADN.
En cada replicació queda un encebador de ARN en l’extrem del
filament retardat que no pot ser substituït per nucleòtids d’ADN,
ja que l’ADN polimerasa necessita un encebador, i no hi ha lloc per
sintetitzar-lo (“la cadena s’ha acabat”)
Com a resultat d’això, cada replicació faria que l’ADN s’anés
escurçant.
En els cromosomes eucariòtics aquest problema es presenta en
els extrems, els anomenats telòmers.
En els telòmers la seqüència de bases és especial i està
controlada per l’activitat d’un enzim anomenat telomerasa, que
afegeix els nucleòtids d’ADN que falten

14. 3. Correcció d’errors
Els errors que es corregeixen són errors d’aparellaments entre bases.
Existeixen dos mecanismes de correcció.
El primer mecanisme es troba en la pròpia ADN polimerasa. Aquest enzim pot
actuar com a exonucleasa, reconeixent els errors que pot fer durant la
duplicació. L’ADN polimerasa, abans de posar un nou nucleòtid, comprova si el
nucleòtid anterior és correcte, rectificant-lo si és necessari.
Tot i així, hi ha errors. Aproximadament la freqüència d’errors és
de.... 1/10·106 bases.............És molt ???
Complexes multienzimàtics:. Un cop sintetitzada un fragment d’ADN, aquests
complexes recorren les noves cadenes detectant els errors d’aparellament i
corregint-los
I com es reconeixen les bases que són errònies???
...I Tot i així, encara hi ha errors. Menys que abans, això si !!
El sistema no és infalible!! (Això és bo ????)
La freqüència d’errors baixa fins a.... 1/10 000·106 bases

15. COMPARACIÓ DE LA REPLICACIÓ ENTRE
PROCARIOTES I EUCARIOTES
PROCARIOTES EUCARIOTES
L’ADN no està enrotllat formant L’ADN està enrotllat i forma
nucleosomes i per tant no necessita nucleosomes per la qual cosa s’ha de
desenrotllar-se per ser llegit desenrrotllar
Hi ha moltes bombolles de replicació
Només hi ha una bombolla de replicació
(replicons) (a Drosophila hi ha 3 500)
Els fragments d’Okazaki tenen de 1 000 a Els fragments tenen entre 100 i 200
2 000 nucleòtids nucleòtids
Hi ha 3 ADN polimerases Hi ha 5 ADN polimerases