Replicacion

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Tema12. Replicación/1

Tema 12. Replicación del material genético
Replicación semiconservativa
• • El modelo de Watson y Crick para la estructura del ADN sugería un modo de replicación semiconservativa. Sin embargo, mientras no se descartaran experimentalmente, tres modelos de replicación eran posibles:



El experimento de Matthew Meselson y Franklin Stahl (1958) demuestra que lareplicación del ADN ocurre según el modelo semiconservativo

Tema12. Replicación/2



La replicación también es semiconservativa en los eucariotas. Experimento de Taylor, Woods y Hughes (1957) con Vicia faba:

La replicación en Escherichia coli
Origen de replicación y horquilla de replicación • Los orígenes de replicación suelen ser regiones ricas en pares A=T. El cromosoma bacterianocontiene una sola región de 245 pb, denominada oriC, donde se inicia la replicación. Esta región contiene repeticiones de 9 pb y repeticiones de 13 pb. • • A partir del origen la replicación es bidireccional, lo que da lugar a la formación de dos horquillas de replicación. Puesto que el cromosoma bacteriano es circular, las dos horquillas acaban encontrándose en una región denominada ter. • La longitudde ADN que se replica a partir de un solo origen de replicación se denomina replicón. En E. coli el cromosoma entero constituye un replicón.

Tema12. Replicación/3

Síntesis continua y discontinua. Fragmentos de Okazaki. • La síntesis de ADN sólo ocurre en sentido 5'-3'. Debido a que las cadenas del ADN son antiparalelas, una de ellas se replicará en la misma dirección en que se desplaza lahorquilla de replicación y la otra en la dirección contraria. La primera se sintetiza de modo continuo (cadena líder), la segunda se sintetiza de modo

discontinuo (cadena retrasada). Cada fragmento que se sintetiza de la cadena retrasada se denomina fragmento de Okazaki.

Enzimología de la replicación • • En 1957 Kornberg y colaboradores aíslan la primera enzima de E. coli capaz de catalizar lasíntesis de ADN. Se denomina ADN polimerasa I (pol I). Requerimientos de la polimerasa de ADN: Ø Los cuatro desoxirribonucleósidos trifosfatos

(dATP, dCTP, dGTP, dTTP) Ø ADN molde • En 1967, Goulian, Kornberg y Sinsheimer demuestran que el ADN del fago φX174 sintetizado in vitro con esta polimerasa es biológicamente activo (capaz de dirigir la formación de nuevos fagos).



En 1969, PeterDeLucia y John Cairns descubren un mutante de E. coli deficiente en actividad ADN polimerasa I (mutante en el gen polA). Este mutante, aunque con defectos en reparación de daños al ADN, era viable y, por tanto, capaz de replicar su ADN. Esto implicaba:

Tema12. Replicación/4

Ø Existe en E. coli al menos otra enzima con capacidad para replicar el ADN Ø La polimerasa I sólo tiene una funciónsecundaria en la síntesis de ADN in vivo • • Hasta ahora se han descubierto dos ADN polimerasas más en E. coli: ADN polimerasas II y III. Propiedades de las tres polimerasas de ADN bacterianas: Propiedades Iniciación de la síntesis Polimerización 5'-3' Actividad exonucleasa 3'-5' Actividad exonucleasa 5'-3' Número de tipos de subunidades Moléculas de polimerasa por célula Tasa de elongación ennucleótidos / s I + + + 1 400 16-20 II + + ≥4 ? 40 III + + ≥10 15 250-1000

Procesividad (nucleótidos añadidos antes 3-200 1500 ≥ 500 000 de que la polimerasa se disocie del ADN) • La ADN polimerasa III es la responsable de la polimerización esencial para la replicación. Se denomina también replicasa de ADN • Subunidades de la holoenzima de la ADN polimerasa III Subunidad α ε θ γ δ δ' χ ψ β τFunción Polimerización 5'-3' Exonucleasa 3'-5' ¿? Carga de enzima en el molde, sirve de abrazadera de carga Agrupaciones "Núcleo" enzimático: Alarga la cadena polinucleotídica y la corrige

Complejo γ

Abrazadera corrediza (factor de continuidad) Dimeriza el complejo del "núcleo" enzimático





La polimerasa de ADN no tiene capacidad para separar las dos cadenas ni para iniciar la...
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