A T C G A
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A T C G A
T
A G C
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G
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C
C A T C G T A C G
T A T C G T
G A G C
A T C G T G C A T
A
A T C G T
A T C
T G C
A C G
A T C G A
A T
¿En qué consiste la replicación? ¿Qué importancia tiene la complementaridad de las bases en la replicación? ¿En qué momento de la vida celular ocurre la replicación? ¿Qué moléculas están implicadas en el proceso? ¿En qué otro proceso parecido interviene la molécula de ADN? ¿Qué monómeros intervienen en la replicación? ¿En qué puntos del cromosoma se inicia la repliación? ¿Qué dirección sigue el proceso? ¿Qué grado de fidelidad tiene la replicación? ¿Qué consecuencias tienen los errores durante la replicación? ¿A qué velocidad tienen lugar l replicación?
Concepto En eucariotas, la replicación ocurre antes de la mitosis y de la meiosis, en la llamada fase S del ciclo celular. Tiene por objeto crear una copia idéntica del ADN celular. El resultado visible al microscopio es la duplicación de los cromosomas. En procariotas, la replicación del ADN ocurre antes de la bipartición (fisión binaria)
3
2
ADN
TRANSCRIPCIÓN
ARN
TRADUCCIÓN
PROTEÍNA
RETROTRANSCRIPCIÓN REPLICACIÓN
1
2 ADN
4 1. ADN polimerasa 2. ARN polimerasa 3. Ribosoma y ARNt 4. Transcriptasa inversa (sólo algunos virus)
Tres modelos posibles para la replicación
¿Cuál de los tres modelos es el correcto?
Mathew Meselson
ADN pesado
ADN ligero
Bacterias con 14 N durante varias generaciones
Aislamiento y centrifugado del ADN en gradiente de CsCl
Bacterias con 15 N durante varias generaciones
Experimento de Meselson y Stahl (1958)
ADN hĂbrido
una generaciĂłn
Frank Stahl
ADN hĂbrido y ligero
dos generaciones
Bacterias que crecieron 15 N durante varias generaciones. crecen durante una o dos 14 generaciones en N
3’
5’
ADN parental
3’
5’
La replicación es semiconservativa
ADN hijo
ADN hijo
3’
5’
Hebra parental
3’
5’
Hebras nuevas
Hebra parental
Cadena retardada
Cadena conductora
3´ 5´
Cebador
Pinza deslizante
5´
3´
Horquilla de replicación
3´
DNA polimerasa I y DNA ligasa
5´
SSBP
3´
5´
3´
5´
Topoisomerasa
Fragmento de Okazaki
Primasa
Helicasa
ADN polimerasa dimérica replicativa
Replisoma
3'
5'
5' 3'
ADN polimerasa
3' 5'
Polimerasas Fragmento de Okazaki previo
ADN polimerasa III 3' 5'
5' 3' 3'-OH
5'-P
ARN iniciador
Fragmento de Okazaki
3' 5'
5' 3'
ADN polimerasa I
3' 5'
5' 3'
actividad polimerasa 3'
5'
actividad exonucleasa 5' ADN polimerasa I
3'-OH
5'-P
3' 5'
5' 3'
ADN polimerasa I
ADN ligasa
3' 5'
5' 3'
ADN ligasa
3'
La replicación es bidireccional. A partir del origen de replicación se forman dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas Origen
5' 3' 5' Retardada
3' Líder
3' 5'
5' 3' Líder Dirección
3'
Horquilla de replicación
Retardada 5' 3' 5'
Origen
Dirección Horquilla de replicación
Si la velocidad de replicación en eucariotas es de 50 nucleótidos por segundo, ¿cuánto tiempo tarde en replicarse todo el ADN de una célula humana (3.2x109 pb)?
Helicasa desenrollando una doble hélice de ADN (a escala)
Si la velocidad de replicación en eucariotas es de 50 nucleótidos por segundo, 9 ¿cuánto tiempo tarde en replicarse todo el ADN de una célula humana (3.3x0 pb)? 6
Tiempo = 3300x10 /50x2 = 32000000 segundos = 370 días!!! Sin embargo, los datos experimentales revelan que la división completa de una célula puede efectuarse en una 11 horas
¿Cómo?
Electron micrograph of DNA extracted from rapidly dividing nuclei of early D. melanogaster embryos. The arrows mark replication bubbles; the diameter of the DNA chains in both arms of these bubbles indicate that they are double-stranded
Calcula el número mínimo de burbujas de replicación en el genoma humano para que la replicación ocurra en el tiempo conocido de 11 horas. Recuerda que la replicación es bidireccional en cada burbuja. En procariotas sólo existe una burbuja de replicación. Si el genoma de E. coli posee 4.2 millones de pares de bases y se replica en 20 minutos ¿cuál es la velocidad de replicación? ¿Concuerdan estos cálculos con el tiempo de 20 minutos conocido experimentalmente?
3’
pareamientos correctos
A
T
C
Apareamiento incorrecto
G
T
A
A
nucleótido erróneo
G
ADN polimerasa III
C
C
3’
A
C
T
A
C
Actividad exonucleasa 3’
T
G
A
G
C
G
C
G
5’ correctora
C
C
T
A
T
A
G
A
T
A
T
C
C
G
C
G
G
5’ 3’
5’ 3’
Corrección de errores
3’
A T
C G
T A
A T
C
T G
A C
C
A T
G
C G
5’ 3’
G
Telómeros Hebra retardada 5'
3' 5'
3'
3' 5'
Último cebador Hebra líder 3'
5'
5'
3'
Eliminación de cebadores
Hebra retardada 5'
3' 5'
3'
3' 5' Hebra líder 3'
5'
5'
3'
Acortamiento de la hebra retrasada
Hebra retardada 5'
3'
3'
5'
HUECO
5' Hebra líder 3'
5'
5'
3'