ADN. Estructura. Historia y Replicación

La información genética se transmite en unidades discretas
llamadas genes: Experimentos de Mendel
Genes - alelos, fenotipo - genotipo, dominante - recesivo.
2- Los genes se encuentran en los cromosomas: experimentos
con Drosophila melanogaster
3- Cada gen determina
una característica
observable a través de
una enzima:
Fenilcetonuria,
experimentos con
Neurospora crassa.
La pisita del ADN como portador de la información genética:
Aislado por primera vez en 1869 por Friedrich Mieschner, blanca azucarada
ligeramente ácida y contenía fósforo. Lo llamó “nucleína”
En 1914 Robert Feulgen descubre que el ADN tiene una atracción desusadamente
fuerte por un colorante básico llamado FUCSINA
Experimentos de P: A. Levenne (década de 1920’): El ADN está compuesto por
un azúcar de 5 carbonos, un grupo fosfato y 4 bases nitrogenadas
Deducciones de Levenne:
1) Nucleótido: base nitrogenada > azúcar > grupo fosfato
2) Lo nucleótidos se disponene en ramilletes de a 4 (tetranucleótido)
Los microbios revestidos en
azúcar y el factor
transformante
Experimentos de Frederick Griffith en
1928 con bacterias causantes de
neumonía, Streptococcus pneumoniae
Las bacterias encapsuladas eran
virulentas la no encapsuladas no.
Las bacterias encapsuladas muertas
por calor no eran virulentas pero
podían transferirle la virulencia a
bacterias no encapsuladas
Este proceso se llamó transformación y
el agente causal factor transformante.
En 1943 O. T Avery demostró que el
factor transformante era ADN
Experimentos con
bacteriófagos
1940’: Max Delbruk y Salvador
Luria estudiaron los mecanismos
de infección de los
bactreriófagos en células de E.
coli
En 1952 A. Hershey y M. Chase
marcaron el ADN y las proteínas
de bacteriofagos con 32P y 35S
respectivamente y siguieron su
destino durante el proceso de
infacción en células de E. coli.
Evidencia disponible sobre la estructura del ADN con la que
contaban Watson y Crick
El ADN eran una molécula grande, larga y delgada compuesta de nucleótidos con las
bases nitrogenadas A T G C.
Según P. A. Levenne podrían disponerse en forma de un TETRANUCLEÓTIDO
Linus Pauling había descubierto la hélice alfa en las proteínas y había sugerido una
estructura similar para el ADN
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin determinaron por difracción de rayos X que las
estructura del Adn reflejaba giros de una hélice gigante
Los resultados de Chargaff: Las bases nitrogenadas no siempre se encontraban en
concentraciones iguales. Las proporciones de las dos Purinas y las dos Pirimidinas
eran similares.
Estructura de la molécula de ADN
Los nucleótidos pueden asociarse
en cualquier orden
Las cadenas son complementarias:
Sólo A=T y G≡C.
REPLICACIÓN DEL ADN: MODELO SEMICONSERVATIVO
Los experimentos de Meselson & Stahl
REPLICACIÓN DEL ADN
-Requisito indispensable para la reproducción
-Ocurre en la fase S del ciclo celular
-Es llevada a cabo por la enzima ADN polimerasa. Aislada por
primera vez en 1956 en mutantes de E. coli (polimerasa I:
reparación del ADN)
Todas replican ADN en
POROPIEDADES dirección 5’ > 3’, agregando
dNTP a extremos 3 OH libres
Sólo incorporan nucleótidos a
cadenas en crecimiento unidas por
puentes de hidrógeno a la cadena
molde.
PROBLEMA
En la horquilla de replicación
Al iniciarse la síntesis no existen
una cadena avanza en dirección
nucleótidos apareados a la
5>3 y la otra en dirección 3>5
cadena molde
SOLUCIÓN
Formación de un bucle, síntesis
discontinua a través de
Fragmentos de Okazaki
Síntesis de un CEBADOR (10 N
long.) por parte de la PRIMASA
Las ARN polimerasas pueden agregar ARN sin necesidad de
nucleótidos apareados
Química de la
síntesis de ADN
DIFERENTES ADN POLIMERASAS
PROCARIOTAS:
Polimerasa I: Está implicada en la reparación del ADN y posee tanto
traducción de errores 5'->3‘ como actividad exonucleasa 3'->5'.
Polimerasa II Pol II is involved in replication of damaged DNA and has both 5'>3'chain extension ability and 3'->5' exonuclease activity
Polimerasa III es la principal ADN polimerasa en las bacterias
principal (participa en la elongación de la cadena de ADN), como así también tiene
actividad exonucleasa 3'->5'
Polimerasa IV is a Y-family DNA polymerase
Polimerasa V es una polimerasa de la familia Y y participa en participates in
bypassing DNA damage
EUCARIOTAS:
Polimerasa α:Actua como una primasa (Sintetizando los cebadores de
ARN), y como una ADN Polimerasa elongando el primer con
nucleótidos de ADN. Luego de unos pocos cientos de nucleótidos la
elongación es continuada por la Polimerasa δ o por la ε.
Polimerasa β:Esta implicada en la reparación del ADN.
Polimerasa γ: Replica en ADN mitocondrial
Polimerasa δ: es la principal polimerasa en eucariotas, es altamente
y tiene actividad exonucleasa 3'->5'.
Polimerasa ε: Puede sustituir a la Pol δ en la cadena retrasada, sin
embargo su rol exacto es desconocido.
Pol ε, η, ι, κ, y Rev1 Pertenecen a la familia Y de las ADN
polimerasas. Estas polimerasas están involucradas en la sintesis de
ADN a través de zonas dañadas.
La síntesis de ADN comienza en los orígenes de replicación
En Procariotas existe un solo origen de replicación, en eucariotas varios.
Visualización de orquillas de replicación con timidina radiactiva
¿Como puede proceder la síntesis de ADN en un mismo sentido
cuando las cadenas cadenas son antiparalelas?
Síntesis discontinua de la cadena retrasada: fragmentos de Okazaki
Inicio de la síntesis de un fragmento de
OKAZAKI
Unión de los fragmentos de OKAZAKI
Proteínas accesorias para el acople de la ADN
polimerasa a la cadena molde de ADN
Proteína de enganche
de carga (RFC)
Proteína de enganche
deslizante (PCNA)
Polimerasa
Otras enzimas presentes en el
REPLISOMA
HELICASA: rompe los
puentes de hidrógeno entre
las hebras de ADN
PROTEÍNA DE UNIÓN AL ADN
DE CADENA SIMPLE
(SSBP)(RFA): Estabiliza las
cadenas simples y evita que se
unan entre sí.
TOPOISOMERASAS:
Desenrrollamiento. (I) Corta
sólo una hebra. (II) Introduce
cortes en ambas hebras
Proteína de enganche de
carga (RFC)
Proteína de enganche de
deslizante (PCNA)
ACCIÓN DE LAS TOPOISOMERASAS
Son útiles tanto para desenrollar el ADN durante la replicación
como para separar las cromátidas durante la mitosis (T II)
CUADRO COMPLETO DE LAS
ENZIMAS QUE INTEGRAN EL
REPLISOMA
Formación del bucle en la
cadena retrazada
Acoplamiento y
desacoplamiento de la
polimerasa en la cadena
retrasada
Orígenes de replicación
En procariotas (E coli = 3 x 109 pb) existe in sólo orígen de replicación y el proceso
completo demora unos 30 min.
En eucariotas el genoma es mil vece más grande (3 x 109) y el ritmo de replicación es
10 veces más lento. Por tal motivo exiten miles de orígenes de replicación.
Orígenes de replicación
La replicación se inicia en sitios específicos del cromosoma denominados ORÍGENES DE
REPLICACIÓN
En E coli el OR consta de 245 pb
Secuencias de replicación autónoma (ARS)
Complejos de los orígenes de replicación (ORC)
Lectura de errores en la ADN
polimerasa
La frecuencia de error durante la
replicación es de una base incorrecta
cada 109 a 1010 nucleótidos
incorporados,
La frecuencia de error deducible por
el afinidad de apareamiento de las
bases por puentes de hidrógeno es
de uno cada 103 bases
La ADN pol reduciría 100 veces la
tasa de error mediante la adaptación
a la conformación de un par de
bases correcto
La doble lectura produce la
eliminación de los nucleótidos
cuando hay bases incorrectas
mediante la actividad exonucleasa
3’>5’
Reorganización del ADN en genes de
inmunoglobulinas
Reorganización del ADN en genes de
inmunoglobulinas
Reorganización del ADN en genes de
inmunoglobulinas
Todas las células comparten características básicas. A nivel molecular esta
similitud es aun más evidente. Organismos modelo para la investigación en BMC
Reproducción: propiedad fundamental de todos los seres vivos
Transmisión de la información genética: Mecanismo.
Principios básicos de transmisión de la información genética:
Genes y cromosomas:
Cada gen determina una característica observable a través de una
enzima: Fenilcetonuria, experimentos con Neurospora crassa.