2019 0-0 Duplicacion del DNA

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Los ácidos nucleicos están compuestos por una reducida variedad de moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos.

Los nucleótidos están constituidos por:

1- un azúcar de 5 carbonos: la ribosa o desoxirribosa

2 - Una base nitrogenada, que puede ser una purina o pirimidina.

3- Un compuesto de fósforo, el ácido fosfórico.

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Siempre es un azúcar de 5 carbonos. Dependiendo del

grupo que tenga en posición 2’ puede ser desoxirribosa o ribosa. Por lo tanto hay dos tipos de ácidos nucleicos

según tengan una u otra azúcar:

Los ácidos ribonucleicos o ARN: que tienen como azúcar a la ribosa.

Los ácidos desoxirribonucleicos o ADN: tienen como azúcar a la desoxirribosa.

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Son compuestos organicos ciclicos que tienen 2 o mas N. Se asocian al carbono en posición 1 del azúcar.

Presentan uno o dos anillos de C y N, y puede actuar como una base aceptando iones de H.

Las bases con un solo anillo son las

pirimidinas y las que tienen dos anillos purinas.

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Nucleosido y Nucleotido

La unión del azúcar con una base constituye un nucleósido.

La unión entre el nucleósido y el ácido fosfórico, da lugar al

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Los 4 nucleotidos que componen elADN:

Deoxy –TTP

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Las cadenas de nucleótidos que lo forman se enrollan formando, una en torno a otra, una estructura

especial que se conoce como doble hélice ( α-hélice ). Son

cadenas complementarias con dirección opuesta

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Como es la relacion entre las bases?

citocina

timina guanina

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ESQUEMA DE UNA DOBLE HEBRA DE DNA

Las uniones

entre las bases se dan siempre:

A=T

C Ξ G

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La molecula de ADN esta formada por dos hebras de nucleotidos antiparalelas que forman una doble helice, que se mantienen

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En cambio, las uniones entre el grupo fosfato de un

nucleótido, y el OH del

nucleótido siguiente, son de tipo COVALENTE, uniones

fuertes, que se pueden romper únicamente por métodos

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Veamos rapidamente el ciclo celular

Fase G1: Fase de crecimiento celular.

Fase G2: la celula ya duplicó su material genetico, y se

prepara para la mitosis. Fase M: fase de división propiamente dicha.

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Cuando hablamos de replicación del ADN, se

mencionan tres características:

Semiconservativa

Bidireccional

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Significa que como resultado de la

Duplicacion, se obtienen

dos moléculas de ADN-dos dobles

hélices- ambas compuestas

por una hebra parental, y una

recientemente sintetizada.

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Origenes de replicacion

Como la molecula de ADN es muy larga, existen multiples Origenes de replicacion para hacer la duplicacion mas rapida ( si lo hiciera a partir de un extremo, tardaría 30 días!!!!)

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Por que? Si yo miro el resultado de la duplicación, me

encuentro con dos hebras perfectamente formadas,

y sin ningun “hueco”.

Pero, si analizo el proceso en forma más detallada, y

paso a paso, veré que la duplicación no es tan sencilla

como parece.

El problema surge a partir del modo de acción de la enzima

Encargada de agregar los nucleotidos a la cadena en crecimiento La ADN polimerasa δ es la encargada de copiar la doble hebra a partir del ORI, en una de las cadenas.

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¿ Como hace la ADN polimerasa para sintetizar las cadenas en

ambos sentidos?

La DNA polimerasa solamente es capaz de agregar nucleótidos

a partir de un extremo 3´libre, y haciendo crecer la cadena

en sentido 5´-3´.

NUNCA lo hace en sentido opuesto.

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¿Cómo se logra que ambas se cadenas se copien?

En esa hebra “problema”, otra ADN polimerasa (la ADN

polimerasa α), se adelanta un poco, y sintetiza un fragmento pequeño.

A medida que la burbuja crece, este ciclo se repite nuevamente. Estos fragmentos reciben el nombre de

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Sintesis de la cadena atrasada Sintesis de la cadena adelantada

Crece la horquilla de replicacion

Cadena de ADN recien sintetizada

Finalmente, esos cebadores de ARN son removidos o sacados Por una nucleasa reparadora, y el espacio que queda es

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3´ 5´ 3´

5´ 5´

Proteinas que ayudan a desestabilizar la doble helice

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A partir de los puntos de iniciación se originan las denominadas burbujas de replicación, las cuales presentan dos zonas con forma de Y llamadas horquillas de replicación que se van abriendo

gradualmente a medida que se sintetiza nuevas hebras complementarias de ADN

FASE DE INICIACIÓN

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©

FASE DE INICIACIÓN

Para que el proceso se lleve a cabo con la máxima celeridad, la

duplicación comienza simultáneamente en muchos puntos de la doble cadena, puntos de iniciación (oriC) en los que abundan las secuencias

GATC.

Los puntos de iniciación son reconocidos por proteínas específicas, entre las que caben citar a las helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, las girasas, las

topoisomerasas, y las proteínas SSB (single Strand Binding-DNA) o proteínas estabilizadoras de las dos hebras de ADN cuando

están separadas.

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Se inicia con la enzima PRIMASA, que coloca en cada horquilla unas hebras cortas de ARN complementarias llamadas CEBADORES en el sentido 5´ a 3 ´. Posteriormente, la ADN polimerasa comienza la síntesis añadiendo

nucleótidos en el extremo 3´

3´ 5´

3´ 5´

La hebra que vemos arriba crece de forma continua, mientras que la otra lo va a hacer de forma discontinua

CEBADOR

ADN COMPLEMENTARIO PRIMASA

ADN polimerasa 3´

FASE DE ELONGACIÓN

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Vamos seguidamente a ver como a medida que la horquilla de replicación se va abriendo y se produce el avance en la síntesis de las nuevas hebras

complementarias.

3´ 5´

3´ 5´ En la hebra que vemos arriba la

ADN polimerasa sigue avanzando ininterrumpidamente, por ello se llama de crecimiento continuo

Hemos visto que las ADN polimerasas colocan desoxirribonucleótidos

complementarios de la hebras moldes (3´a 5´) y que también sustituye los ribonucleótidos de las cadenas cortas de ARN (5´a 3´), pero no une los nucleotidos vecinos de la misma hebra.

ARN

Fragmento de OKAZAKI Para que siga creciendo la otra

hebra se ha de formar un nuevo cebador alejado del primero.

Seguidamente las ADN polimerasas continuan en esta hebra colocando desoxirribonucleótidos, llegando hasta sustituir al primer cebador. A esta hebra se le llama retardada o de crecimiento discontinuo.

FASE DE ELONGACIÓN

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Para que los nucleótidos de la hebra de crecimiento discontinuo tengan continuidad hace falta la acción de un enzima llamado LIGASA.

FASE DE ELONGACIÓN

Ligasa

5´ 3´

5´ 3´

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´ Ha desaparecido un cebador. Ahora queda que la ligasa una

los desoxirribonucleótidos de la hebra de crecimiento discontinuo.

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´

Ya hay continuidad en la hebra inferior.

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©

FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´

Aquí vemos que se ha colocado el último cebador en la cadena inferior y que la ADN polimerasa aún no ha

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´

Ya ha sido sustituido el penúltimo cebador, pero falta unir los desoxirribonucleótidos mediante la ligasa.

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´

5´ 3´ 5´ 3´

Finalmente, vemos total continuidad en las dos hebras, pero observamos que en las copias hijas hay fragmentos de ARN.

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FASE DE ELONGACIÓN

5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´

En ésta imagen vemos, nuevamente, al resultado de la duplicación todavía con las cadenas cortas de ARN o cebadores que le hicieron falta a la

ADN polimerasa para llevar a cabo el proceso.

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