BIOLOG

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BIOLOGíA MOLECULAR.
TEMA 3. REPLICACIÓN DEL DNA.

• BRENDA ARACELY DOMÍNGUEZ ARVIZU 205227.

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ÍNDICE.

• Modelos de replicación.
• Concepto de Replicación.
• -Experimento de Meselson y Stahl.
• Características generales
• -Origen de replicación.
• -Bidireccionalidad.
• -Secuencialidad.
• -Discontinua.
• DNA Polimerasas.
• Proceso general
• -Iniciación.
• -Elongación.
• -Terminación.

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EXISTEN TRES POSIBLES MODELOS DE REPLICACIÓN.

• Semiconservadora (modelo correcto). En cada una
  de las moléculas hijas se conserva una de las
  cadenas originales.
• Conservadora. Se sintetiza una molécula
  totalmente nueva, copia de la original.
• Dispersora, o dispersante. Las cadenas hijas
  constan de fragmentos de la cadena antigua y
  fragmentos de la nueva.

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Formas alternativas de replicación del dna.
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Experimento de Meselson y Stahl REPLICACIÓN
SEMICONSERVATIVA.
La copia de DNA fue marcada con el isótopo
N15. Este DNA entró a una ronda de replicación
con N14 y después la mezcla fue centrifugada de
manera que el DNA pesado (2 hebras N15) formara
una banda baja en el tubo, el DNA intermedio (1
hebra N15 y 1 hebra N14) una banda más ligera y
más arriba del tubo y el DNA ligero (N14) formara
una banda más arriba de los dos anteriores.
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(No Transcript)
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• Los resultados para cada modelo fueron
• Conservativa Después de una generación una banda
  pesada y una banda ligera, el resultado no
  cambiaba después de varias generaciones.
• Semiconservativa Después de una generación una
  sola banda intermedia, después de varias
  generaciones, se generaba una banda ligera y una
  intermedia.

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REPLICACIÓN DEL DNA.
El proceso de replicación de DNA es el mecanismo
que permite al DNA duplicarse (es decir,
sintetizar una copia idéntica). Esta
duplicación del material genético se produce de
acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que
indica que las dos cadenas complementarias del
DNA original, al separarse, sirven de molde cada
una para la síntesis de una nueva cadena
complementaria de la cadena molde, de forma que
cada nueva doble hélice contiene una de las
cadenas del DNA original.
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• El DNA se replica desenrollando la hélice y
  rompiendo los puentes de hidrógeno entre las
  hebras complementarias.

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CARACTERÍSTICAS GENERALES.
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ORIGEN DE REPLICACIÓN.

• La replicación comienza en sitios específicos
  conocidos como origen de replicación.
• Los orígenes de replicación son los puntos fijos
  que están a partir de los cuales se lleva cabo la
  replicación, que avanza de forma secuencial
  formando estructuras con forma de horquilla.
• Procariontes Un origen de replicación.
• Eucariontes Múltiples orígenes de replicación.

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(No Transcript)
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BIDIRECCIONALIDAD.

• A partir de cada origen se sintetizan las dos
  cadenas en ambos sentidos. Esto ocurre en la
  mayoría de los organismos, pero se dan
  excepciones en algunos procariontes debido a que
  los mecanismos de replicación que tienen lugar
  dependen de la propia estructura de su material
  hereditario (si el DNA es circular, lineal,
  bicatenario o monocatenario).

Replicación bidireccional en bacteria con DNA
circular.
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SECUENCIALIDAD.

• Sueoka y Yoshikawa (1963) realizaron estudios
  genéticos de complementación de mutaciones que
  permitieron determinar que desde los orígenes la
  replicación avanza de forma secuencial.
• Las dos hebras nuevas se van alargando
  progresivamente, por adición secuencial de
  nucleótidos.

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DISCONTINUA.

• La replicación siempre se produce en sentido 5' ?
  3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a
  partir del cual se produce la elongación del DNA.
  
• Esto planteó un problema, y es que las cadenas
  tienen que crecer simultáneamente a pesar de que
  son antiparalelas, es decir, que cada cadena
  tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3'
  de la otra cadena. Por ello, una de las cadenas
  debería ser sintetizada en dirección 3' ? 5'.

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(No Transcript)
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DNA Polimerasas.

• Dichas enzimas catalizan la síntesis de las
  nuevas cadenas añadiendo nucleótidos sobre la
  cadena molde. La enzima copia la cadena de
  nucleótidos de forma complementaria para dar a
  cada célula hija una copia del ADN durante la
  replicación.
• Modo en que operan
• En cada horquilla de replicación, la ADN
  polimerasa y otras enzimas sintetizan dos nuevas
  cadenas de DNA que son complementarias respecto a
  las 2 cadenas originales. De esta forma, la ADN
  polimerasa sintetiza el esqueleto de
  azúcar-fosfato de la cadena hija.

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• Además de participar en la elongación, desempeñan
  una función correctora y reparadora gracias a su
  actividad exonucleasa 3', que les confiere la
  capacidad de degradar el ADN partiendo de un
  extremo de éste.

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EL PROCESO CONSTA DE TRES FASES INICIACIÓN,
ELONGACIÓN Y TERMINACIÓN.
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INICIACIÓN.
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• Para que pueda formarse la horquilla de
  replicación es necesario que las dos cadenas se
  separen para sintetizar el cebador y el DNA de la
  cadena de nueva síntesis.
• Para ello el ADN debe desenrollarse y el punto de
  partida viene determinado por una secuencia
  específica de nucleótidos conocida como origen de
  replicación en la que hay gran cantidad de T y A.

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• Esta secuencia es reconocida por proteínas
  iniciadoras que controlan este proceso y enzimas
  conocidas como helicasas, que rompen los puentes
  de hidrógeno de forma que una vez unidas las
  proteínas iniciadoras al DNA provocan el
  desenrollamiento de estas regiones.

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• Para iniciar la replicación se requieren las
  helicasas y es así como tas contribuyen a la
  formación del origen de replicación.

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Una vez abierta la cadena de DNA se unen otras
proteínas y enzimas adicionales

• Proteínas SSB encargadas de la estabilización
  del ADN monocatenario, impiden que el ADN se
  renaturalice o forme de nuevo la doble hélice, de
  manera que pueda servir de molde.

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• Las topoisomerasas evitan que se retuerzan y
  formen superenrrollamientos cortando una o ambas
  cadenas de DNA reponiéndolos.

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ELONGACIÓN.
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• En el siguiente paso, la holoenzima DNA Pol III
  cataliza la síntesis de las nuevas cadenas
  añadiendo nucleótidos sobre el molde.
• La DNA polimerasa sintetiza las nuevas cadenas,
  complementarias a cada una de las cadenas
  primitivas.
• Esta síntesis se da bidireccionalmente desde cada
  origen, con dos horquillas de replicación que
  avanzan en sentido opuesto.

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• Se sintetiza el DNA en sentido 5? 3 partiendo
  de un ARN cebador molécula formada por
  nucleótidos de ARN catalizados por ARN primasas
  que contiene un grupo 3'hidroxilo libre que forma
  pares de bases con una hebra molde complementaria
  y actúa como punto de inicio para la adición de
  nucleótidos con el fin de copiar la hebra molde.

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Inicio de la síntesis de DNA con un cebador .
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TERMINACIÓN.
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• Cuando una DNA polimerasa hace contacto con el
  extremo de otro fragmento de Okazaki contiguo ,
  el ARN cebador de este es eliminado y otra
  enzima, la DNA ligasa conecta los dos fragmentos
  de Okazaki de DNA recién sintetizado.
• Una vez que se han juntado todos se completa la
  doble hélice de ADN.

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• Síntesis de cebadores, unión de fragmentos de
  Okazaki y eliminación de los cebadores.

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FIN DE LA REPLICACIÓN.

• La Replicación termina cuando la secuencia de
  bases nitrogenadas corresponden a un triplete AUG
  que indica una pausa en la replicación y hasta
  ese punto se codifica la proteína, para dar paso
  a la traducción.

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RESUMEN.

• La replicación es el proceso mediante el cual, a
  partir de una molécula de DNA progenitora, se
  sintetiza una nueva, originándose así dos
  moléculas de DNA hijas, de secuencia idéntica a
  la del DNA original.
• Esta constituida por tres pasos
• Iniciación
• -DNA doble cadena debe abrirse.
• -Ocurre desenrollamiento.
• Elongación
• -Copia simultánea de ambas cadenas.
• - Replicación en dirección 5 ? 3.
• Terminación
• -Se completa la doble hélice de DNA y se da una
  pausa en la replicación.

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Enzimas que intervienen en la Replicación.
Enzima Acción Función en la célula.
DNA Polimerasa I Añade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Remueve cebadores de RNA. Llena huecos en el DNA, para reparación. Remueve los cebadores de RNA.
DNA Polimerasa III Añade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Revisa y corrige la secuencia. Replica DNA.
DNA girasa (topoisomerasa II) Promueve el superenrrollamiento. Mantiene la compactación del DNA.
DNA helicasa Se une al DNA cerca de la horquilla de replicación. Promueve la separación de las hebras de DNA.
Topoisomerasa I Relaja el DNA superenrrollado. Mantiene el nivel adecuado de enrollamiento.
Primasa Hace cadenas pequeñas de RNA usando DNA como molde. Necesaria para que la DNA polimerasa replique la hebra retrasada.
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GRACIAS!!
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BIBLIOGRAFÍA.

• Emma Jones, Ania L. Manson. 2003. Lo esencial en
  célula y genética. 2ª Edición.
• Lodish. Biología celular y Molecular. Editorial
  PANAMERICANA .
• José Luque Cabrera. Texto ilustrado de Biología
  Molecular e Ingeniería Genética conceptos,
  técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud.
  2001. Editorial ELSEVIER.
• http//genemol.org/biomolespa/Enzimas/replication.
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