2.1 · 04 · §4
La replicación del ADNADNaren bikoizketa
La replicación es semiconservativa: cada cadena se convierte en el molde de una cadena nueva, con la ayuda de un conjunto coordinado de enzimas.
1Texto
- Nombrar las características de la replicación.
- Relacionar las enzimas que participan con el trabajo de cada una.
- Explicar por qué la síntesis es semidiscontinua.
LA DUPLICACIÓN DEL DNA
Cada hebra se convierte en modelo. Las dos cadenas se abren, produciéndose así la ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Cada cadena que queda libre será el molde de la cadena nueva.
| PROCARIOTAS | EUCARIOTAS |
|---|---|
| El ADN no está unido a histonas. | Las histonas se quedan en la hebra continua y se producen histonas nuevas en la hebra discontinua. |
| ADN pequeño: 1 mm | ADN grande: 50 mm |
| Una sola horquilla de replicación | Muchas horquillas de replicación |
| Fragmentos de Okazaki grandes (1000 Nt) | Fragmentos de Okazaki más pequeños: 100-200 Nt. |
| Proceso rápido | Proceso lento (interfase 6-8 h) |
| Telomerasa: introduce los últimos Nt en el extremo 3′ utilizando su propio ARN como molde |
CARACTERÍSTICAS DE LA DUPLICACIÓN
Proceso semiconservativo.
Empieza en un punto del ADN: horquilla de replicación, apertura de las dos cadenas, ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
Doble sentido.
Cada cadena que queda libre será el modelo de la cadena nueva.
Cada hebra de cada cromosoma se duplica.
La duplicación ocurre de forma completa, de punta a punta 5´→3´.
La síntesis es semidiscontinua. En una cadena la duplicación es continua y en la otra discontinua: fragmentos de Okazaki.
Enzimas específicas: helicasa, topoisomerasa, ADN polimerasa, ADN ligasa.
ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN EL PROCESO
Todas las enzimas participan de forma coordinada, para desarrollar el proceso de duplicación de manera secuencial y ordenada. Hay que separar las dos cadenas del DNA y después se sintetizarán dos cadenas nuevas, formando junto a cada una la secuencia de bases complementaria.
DNA polimerasas: responsables de la síntesis del DNA, forman los enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos.
Pol I: sustituir los fragmentos de ARN por fragmentos de ADN (exonucleasa).
Pol III: introducir los nucleótidos complementarios siguiendo el sentido 5’ → 3’ .
Helicasas: separan las dos cadenas del ADN original. Se desplazan a lo largo de la molécula de ADN eliminando los enlaces entre las dos cadenas; en este proceso se utiliza ATP.
Topoisomerasas: evitan que el ADN se enrolle.
Proteínas fijadoras del ADN: se fijan a las cadenas separadas, dándoles firmeza.
Primasas: sintetizan el cebador (un fragmento corto de ARN) para que la ADN pol III pueda empezar su trabajo.
ADN ligasas: se encargan de unir los fragmentos de cadena, los unen mediante los enlaces fosfodiéster entre los Nt de las dos cadenas
EL PROCESO
Helicasa: abrir las cadenas de ADN, para que las bases que hay allí formen puentes de H con las bases de los nucleótidos nuevos.
El cebador de RNA (cebador, primer) se une a la cadena que se va a duplicar, y a partir de ahí se colocarán los nucleótidos complementarios correspondientes a cada base. Cebador: complementario del ADN, con el OH-3´ libre. DNA polimerasas: introducen nucleótidos, siguiendo el sentido 5’→3’ .
La cadena que se duplica tiene sentido 3’→5’, de modo que la cadena nueva tiene sentido 5'→3’, el sentido que la enzima necesita para trabajar. Al tratarse de una horquilla de replicación bidireccional, en la otra cadena la síntesis del DNA es semidiscontinua, formando fragmentos de Okazaki (Reiji Okazaki). Porque la síntesis de la cadena nueva se hace en contra del sentido de la horquilla. Algunas polimerasas tienen actividad endonucleasa: válida para la reparación.
La síntesis del DNA es semidiscontinua: la síntesis de la cadena nueva va formando fragmentos de Okazaki porque se hace en contra del sentido de la horquilla.
Una vez separadas las cadenas, empezarán a sintetizarse las cadenas nuevas con la ayuda de la enzima llamada DNA polimerasa. La cadena nueva será complementaria. Esta enzima solo realiza la replicación en sentido 5’ → 3’. Esta enzima necesita que antes se le añada un pequeño fragmento formado por nucleótidos, llamado “primer” o cebador. Aun así, la exonucleasa 3’ → 5’ eliminará el nucleótido que no sea complementario, y a veces, mediante la endonucleasa, corrigen los errores cometidos.
Imágenes que explican este apartado
CORRECCIÓN DE ERRORES
Como se introducen muchos nucleótidos, la probabilidad de introducir errores es alta. Existe un sistema llamado “lectura-corrección” que se activa al principio de la mitosis y en la duplicación.
Enzimas especializadas: las endonucleasas son capaces de cortar las zonas defectuosas y sustituirlas por nucleótidos. Si los errores no se corrigen, se producen mutaciones.
La reparación del DNA es posible: si una hebra sufre algún tipo de error, puede eliminarse y sustituirse utilizando la información de la hebra complementaria.
MECANISMOS DE CORRECCIÓN:
Reparación de desajustes.
Reparación por escisión de bases.
Reparación de errores grandes.
Reparación directa.
Reparación por recombinación.
Lo marcado como «Profundizar» no está en los apuntes: se añade para primer curso.
Los apuntes se tomaron en euskera: el texto en castellano es una traducción de esos apuntes.
Glosario
| Euskera | Castellano |
|---|---|
| Bikoizketa-urkila | Horquilla de replicación |
| Helikasa | Helicasa |
| Topoisomerasa | Topoisomerasa |
| Primasa | Primasa |
| Okazaki zatiak | Fragmentos de Okazaki |
| Ligasa | Ligasa |
2Entender
El mismo apunte, en otra forma: aquí no hay materia nueva, sino la que ya hay puesta de otra manera.
Qué cambia
Antes
Una molécula de ADN, con sus dos hebras
Después
Dos moléculas de ADN, cada una con una hebra vieja y una nueva
Las cadenas se abren y se rompen los puentes de hidrógeno entre las bases; cada hebra que queda libre es el molde de la cadena nueva. Por eso se llama semiconservadora.
De dónde sale: LA DUPLICACIÓN DEL DNA · CARACTERÍSTICAS DE LA DUPLICACIÓN
El recorrido
- Doble hélice cerrada
- Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas
- Cebador de ARN (primer)
- Cadena nueva, 5’ → 3’
- Fragmentos de Okazaki en la cadena retardada
- Dos moléculas de ADN completas
Paso a paso
- Doble hélice cerrada → Horquilla de replicación: las dos cadenas separadasHelicasaLa topoisomerasa evita que se enrolle
- Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas → Cebador de ARN (primer)Primasa
- Cebador de ARN (primer) → Cadena nueva, 5’ → 3’ADN polimerasa IIIVa metiendo los nucleótidos complementarios
- Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas → Fragmentos de Okazaki en la cadena retardadaEn esa cadena la síntesis va contra la horquilla, y se hace a trozos
- Fragmentos de Okazaki en la cadena retardada → Dos moléculas de ADN completasADN ligasaUne los trozos con enlaces fosfodiéster
- Cadena nueva, 5’ → 3’ → Dos moléculas de ADN completas
De dónde sale: ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN EL PROCESO · EL PROCESO
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Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas
Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas → … ¿y después?
Cebador de ARN (primer)
Cebador de ARN (primer) → … ¿y después?
Cadena nueva, 5’ → 3’
Horquilla de replicación: las dos cadenas separadas → … ¿y después?
Fragmentos de Okazaki en la cadena retardada
Fragmentos de Okazaki en la cadena retardada → … ¿y después?
Dos moléculas de ADN completas
Cadena nueva, 5’ → 3’ → … ¿y después?
Dos moléculas de ADN completas
3Imágenes
Puedes ampliar cada imagen; cuando las etiquetas están en castellano o inglés, la traducción al euskera aparece debajo.
Etiquetas en euskera (11)
| Original | Euskera |
|---|---|
| Leading strand | Hari aitzindaria |
| Lagging strand | Hari atzeratua |
| Okazaki fragment | Okazaki zatia |
| DNA primase | DNA primasa |
| RNA primer | RNA haslea |
| DNA-ligase | DNA ligasa |
| Helicase | Helikasa |
| Topoisomerase | Topoisomerasa |
| Single strand, Binding proteins | Hari bakarrari lotzen zaizkion proteinak |
| DNA-Polymerase (Polα) | DNA polimerasa (Polα) |
| DNA Polymerase (Polδ) | DNA polimerasa (Polδ) |