TEMA 9 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA Flashcards
Dogma de la biología central:
A partir de una molécula de ADN, mediante el proceso de transcripción, sacaremos una molécula de ARN. Y del ARN, mediante la traducción, obtendremos una proteína. Si hay mutaciones en el ADN o algún error, lo observaremos en la proteína (no funcional o que dé lugar a una patología).
Hay algunos organismos que son capaces de volver de ARN a ADN → retrotranscripción (ej. virus del sida).
El ADN puede hacer copias de sí mismo → replicación.
Replicación del ADN
Proceso mediante el cual el ADN es capaz de hacer copias de sí mismo.
Existen 3 modelos de replicación del ADN:
VOY
1. Modelo conservativo:
2. Modelo semiconservativo (el que ocurre fisiológicamente en las células eucariotas):
3. Modelo dispersivo:
Replicación del ADN
1. Modelo conservativo:
a partir de la molécula madre, obtendremos dos hijas, una llevará las dos hebras de la madre y la otra llevará dos hebras hijas nuevas.
Replicación del ADN
2. Modelo semiconservativo (el que ocurre fisiológicamente en las células eucariotas):
a partir de la molécula madre tendremos dos hijas, cada una de las moléculas hijas tendrá una hebra de la madre y otra hebra nueva.
Replicación del ADN
3. Modelo dispersivo:
a partir de una molécula madre obtendremos dos hijas, ambas tienen trozos mezclados de la madre y de la nueva.
Replicación del ADN
Características generales
- Es semiconservativo.
- El ADN se sintetiza de manera simultánea, secuencial y bidireccional (las 2 hebras a la vez).
- El inicio de la replicación puede ser:
- Multifocal:
- Monofocal:
Normalmente en procariotas → monofocal; eucariotas → multifocal. - SIEMPRE: las cadenas se van a sintetizar en dirección 5’ → 3’ (la cadena que se lee va en 3’> 5’; ambas son antiparalelas).
- El inicio de la replicación puede ser:
Multifocal:
en una sola molécula de ADN vamos a encontrar varios inicios de replicación.
- El inicio de la replicación puede ser:
Monofocal:
sólo tendremos 1 inicio de replicación.
Una de las cadenas es sintetizada de manera continua, se conoce como ?
cadena o hebra conductora, es aquella que va en la misma dirección que la horquilla de replicación .
transcurre sentido contrario a la horquilla de replicación como se llama la cadena ?
la otra cadena se conocerá como cadena o hebra discontinua o rezagada
Requerimientos para la síntesis del ADN:
- Necesitamos, primero de todo, el ADN (hebra molde).
- Pequeña cadena de ARN que va a actuar como cebador.
- Cofactores como el ion metálico divalente, magnesio (Mg2+).
- Como sustrato: desoxi-nucleósidos
trifosfato (dATP, dGTP, dCTP, dTTP). - Enzima que lleva a cabo la síntesis de la cadena → polimerasa.
El conjunto de enzimas y proteínas implicadas en la replicación se llama replisoma.
El conjunto de enzimas y proteínas implicados en la replicación se denomina ?
sistema ADN replicasa o replisoma.
El acceso a las cadenas de ADN que han de actuar de molde, necesita?
la separación de las dos cadenas parentales. Esto se consigue mediante enzimas denominados helicasas, que se mueven a lo largo del ADN y separan las cadenas consumiendo ATP
La separación crea ?
una tensión topológica en la estructura helicoidal, que se elimina por la acción de topoisomerasas.
Las cadenas separadas son estabilizadas por proteínas de unión a ADN.
Para que la DNA polimerasa funcione deben ?
estar unidos al ADN segmentos cortos de ARN
denominados cebadores.
DNA polimerasa son sintetizados por ?
unas enzimas llamadas primasas.
Otras enzimas implicadas en la replicación
- Helicasas
- Topoisomerasas
- Proteínas fijadoras de ADN
- Primasas
- ADN ligasas
Otras enzimas implicadas en la replicación
1. Helicasas
enzimas que separan las dos cadenas de la molécula de ADN parental. Desplazándose a lo largo de la molécula de ADN eliminan los enlaces entre las cadenas consumiendo en el proceso ATP.
Otras enzimas implicadas en la replicación
2. Topoisomerasas
enzimas que desenrollan el ADN y lo relajan. Existen cuatro topoisomerasas (| a IV).
Otras enzimas implicadas en la replicación
3. Proteínas fijadoras de ADN:
proteínas que estabilizan las cadenas separadas uniéndose a ellas.
Otras enzimas implicadas en la replicación
4. Primasas:
enzimas que sintetizan el cebador, éste suele ser un corto fragmento de ARN, necesario para que pueda comenzar la ADN polimerasa Ill, y que posteriormente será eliminado y sustituido por un fragmento de ADN por la ADN polimerasa I.
Otras enzimas implicadas en la replicación
5. ADN ligasas:
enzimas que se encargan de unir trozos formados de cadenas, realizando un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos pertenecientes a dos segmentos de una cadena.
ADN polimerasas:
enzima encargada de añadir los nucleótidos a la nueva cadena.
ADN polimerasas
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
Pl:
PII:
PIll:
* ADN polimerasas IV y V
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
Pl:
no es la principal de la replicación, pero tiene muchas funciones de limpieza durante la replicación, la recombinación y la reparación. Fragmento de Klenow. Procesividad lenta.
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
PII:
implicada en la reparación del ADN.
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
PIII:
es el principal enzima encargado de la replicación. Tiene alta procesividad. Deben unirse cuatro subunidades B para completar el holoenzima de la polimerasa III. Forman una estructura que rodea al DNA y que actúa como abrazadera.
E. coli posee cinco tipos de polimerasas:
* ADN polimerasas IV y V
se encargan de reparar el ADN.
Replicación en procariotas
E. coli:
- Inicio:
- Elongación
- Terminación
Replicación en procariotas
E. coli:
1. Inicio:
las procariotas tienen un solo inicio de replicación, este se llama oriC (245 pares de bases, muy conservados en bacterias gram negativas). Participan al menos nueve enzimas o proteínas diferentes.
* El complemento clave es la proteína Dna A…..
* La SSB estabiliza las hebras de ADN e impide que vuelvan a hibridar.
* La Dna girasa disminuye la tensión topológica generada por la Dna B.
La metilación del oriC impide que la ADN A se una de nuevo.
Metilasa Dam → GATC
- Inicio:
* El complemento clave es la proteína Dna A,
se une a la secuencia de cuatro repeticiones de 9 pb, con consumo de ATP. También están implicadas la proteína Dna B que en forma de hexámero actúa como una helicasa, desenrollando el ADN de forma bidireccional y generando dos horquillas de replicación.
Resumen etapas 1. inicio :
Primero actúan las topoisomerasas relajando el ADN. Luego las helicasas que abren las dos hebras. Después las proteínas SSB (encargadas de estabilizar las hebras de ADN por separado e impedir que se vuelvan a juntar). Cuando tenemos las 2 hebras separadas se genera lo que se conoce como burbuja de replicación.
- Elongación:
Consiste en dos operaciones diferentes:
- Síntesis de la cadena continua o conductora.
- Síntesis de la cadena rezagada.
- Elongación:
La síntesis de la cadena conductora comienza con ?
la síntesis de un cebador de RNA corto (10-60 pb) por la primasa (Proteína Dna G). A continuación la DNA polimerasa III va añadiendo nucleótidos tras el cebador.
- Elongación:
La síntesis de la hebra rezagada se realiza ?
en fragmentos cortos llamados de Okazaki. La primasa sintetiza el cebador de RNA y la DNA polimerasa III va añadiendo nucleótidos.
- Elongación:
La complejidad reside en la coordinación de ?
la síntesis de las dos cadenas, ya que ambas cadena son sintetizadas por un único dímero de DNA polimerasa III. La hebra rezagada forma una especie de lazo para aproximar los dos puntos de polimerización.
- Elongación:
Una vez finalizada la síntesis de fragmentos de Okazaki la DNA polimerasa I ?
cambia los cebadores de RNA por DNA y la DNA ligasa une los nucleótidos catalizando la formación de un enlace fosfodiester entre el 3’ hidroxilo y el 5’ fosfato.
Resumen etapas 2. Elongación
- Una de las cadenas se sintetizará de manera continua (hebra conductora). La otra se sintetizará de manera discontinua (hebra rezagada).
- Necesitamos formar un cebador (pequeña cadena de ARN) para sintetizar cada una de las cadenas (uno para cada una).
- Este cebador lo va a fabricar la primasa. Una vez está construido, va a venir la ADN polimerasas Ill y se va a formar la cadena añadiendo nucleótidos sintetizando la nueva hebra.
- Una vez tenemos los fragmentos de Okazaki terminados, la ADN polimerasa I. cambia los cebadores de ARN por ADN y la enzima ligasa sellará los fragmentos
- Terminación
Finalmente , las horquillas de replicación del cromosoma circular se encuentran en una región terminal que contiene múltiples copias de una secuencia de 20 pb denominadas Ter
- Terminación
A las secuencias Ter se unen unas proteínas llamadas ?
Tus.
El complejo DNA-proteína Ter-Tus, detiene la horquilla de replicaión.
- Terminación
El resultado final son dos cromosomas ?
circulares ligados (encadenados). La separación de los dos cromosomas requiere de la intervención de la topoisomerasa IV.
Replicación Eucariotas:
Es muy similar a la replicación en procariotas, de hecho los complejos proteicos que intervienen en eucariotas están muy conservados funcionalmente y estructuralmente.
* Orígenes de replicación múltiples (ARS) y de forma bidireccional.
* DNA polimerasas son distintas :
- DNA polimerasa α:
- DNA polimerasa δ:
- DNA polimerasa ε:
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa α:
Tiene actividad primasa,
No tiene actividad exonucleasa 3’ —> 5’
Probablemente actúe sintetizando cebadores de RNA.
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa δ:
Está asociada a una proteína denominada antígeno de proliferación celular (PCNA), tiene una estructura similar al la subunidad β de la DNA polimerasa III. Si tiene actividad exonucleasa 3’ —> 5’. Implicada en la síntesis de la hebra conductora o rezagada.
Replicación Eucariotas:
DNA polimerasa ε:
puede reemplazar a la DNA polimerasa δ en algunas situaciones, tales como la reparación de DNA. Actúa en la horquilla de reparación de forma análoga a la DNA polimerasa I bacteriana, eliminando los cebadores de los fragmentos de Okazaki de la hebra rezagada.
Replicación Eucariotas:
También actúan otro dos complejos proteicos.
- La proteína de replicación A (RPA) que posee una función equivalente a SSB.
- El factor C de replicación (RFC), es un cargador de abrazadera para PCNA que facilita la formación de complejos de replicación activos. Tiene una notable similitud con el complejo γ bacteriano
La terminación de la replicación de cromosomas eucariotas lineales requiere ?
de la síntesis de unas estructuras especiales denominadas telómeros.
Metabolismo del RNA
TRANSCRIPCIÓN
Síntesis de una molécula de ARN partir de ADN. Utilizaremos una enzima → ARN polimerasa que crea una cadena de ARN que va en dirección 5’ → 3’.
- Necesitamos un molde → secuencia de
ADN
- Ribonucleósidos 3 fosfato (ATP, СТР,
GTP, UTP)
- Cofactores metabólicos → Mg’+y Mn2+
- NO necesitamos cebador para la ARN
polimerasa (reconoce ella misma la secuencia de ADN y empieza añadir ribonucleótidos).
Transcripción en procariotas
La ARN polimerasa procariota es
un holoenzima de distintas subunidades: 2 copias de la subunidad a y una de la B,B’, w, o (70 kDa) y NusA, lo que hace que la holoenzima presente una masa molecular de ~450 kDa y un tamaño de ~16 nm de longitud.
El conjunto de a2ßß’ se le llama polimerasa central (core polymerase) porque?
tiene actividad RNA-polimerasa sobre cualquier tipo de ADN, inespecíficamente.
