Propuesto
por Watson y Crick Que abarca los tres principales procesos celulares en los que se utiliza la información genética.
Replicación.
Copia del DNA Parental Para formar moléculas de DNA hijas con idénticas secuencias de nucleótidos Transcripción. Proceso mediante el cual parte del mensaje genético codificador del DNA es copiado de forma precisa en RNA Traducción. En el cual el mensaje genético codificado en el mRNA es traducido en los ribosomas para dar un polipéptido (proteína) con una secuencia especifica de Aminoácidos.
En
el DNA se Almacena la información Genética Las Secuencias de nucleótidos del ADN codifican la estructura de los RNA y de las proteínas celulares donde influyen directamente determinadas Enzimas. Para llevar a cabo El METABOLISMO DEL DNA
Proceso
de Replicación, se hacen copias fieles de la molécula de DNA Procesos de reparación Y Recombinacion del DNA.
Es
un proceso en el que el DNA es perpetuado, denominado Semiconservativo, esto quiere decir que las moléculas finales contienen una hebra nueva, recién sintetizada, y la complementaria, hebra antigua, que sirvió como base.
Replicación ADN
Para que se lleve a cabo la replicación del DNA en las células se requieren los siguientes elementos:
DNA original que servirá de molde para ser copiado.
Topoisomerasas, helicasas: enzimas responsables de separar as hebras de la doble hélice.
DNA-polimerasa III: responsable de la síntesis del DNA.
RNA-polimerasa: fabrica los cebadores, pequeños fragmentos de RNA que sirven para iniciar la síntesis de DNA.
DNA-ligasa: une fragmentos de DNA.
Desoxirribonucleótidos trifosfato, que se utilizan como Fuente de nucleótidos y además aportan energía.
Ribonucleótidos trifosfato para la fabricación de los
El
Proceso de Replicación del DNA se lleva a cabo en 3 etapas.
Inicio Elongación Terminación
El
DNA se desenrolla y se separan las dos hebras de la doble hélice, deshaciéndose los puentes de hidrógeno entre bases complementarias.
En
el DNA eucariota se producen muchos desenrollamientos a lo largo de la molécula, formándose zonas de DNA abierto. Estas zonas reciben el nombre de HORQUILLAS O BURBUJAS DE REPLICACIÓN, que es donde comenzará la síntesis.
Son
3 tipos de proteínas que se encargan de desenrollar y mantener separada las dos bandas de DNA original. DNA Topoisomerasas. Rompen y se unen a un enlace éster entre 2 bases de una banda de DNA.(Permite acción de Manivela) Helicasas. Situadas en el origen de la horquilla de duplicación, utilizan ATP para desenrollar el DNA. Proteínas desestabilizantes. Se une al DNA en un banda, que impiden su unión a la banda complementaria
La
cadena de DNA siempre es sintetizada en dirección de extremo 5’ 3’ Se forman 2 hebras. En
las horquillas de replicación siempre hay una hebra que se sintetiza de forma continua, la llamada HEBRA CONDUCTORA, y la otra que se sintetiza en varios fragmentos, los denominados FRAGMENTOS DE OKAZAKI y que se conoce como HEBRA SEGUIDORA
La
RNA-polimerasa fabrica pequeños fragmentos de RNA complementarios del DNA original. Son los llamados cebadores de unos 10 nucleótidos, a los cuáles se añadirán desoxirribonucleótidos.
Al
momento que la helicasa actúa sobre la cadena retrasada para desenrollar el DNA. La Helicasa se asocia con la primasa. Se forma un cebador de RNA Y la polimerasa comienza a replicar el DNA
La DNA-polimerasa III añade los desoxirribonucleótidos al extremo 3' (sentido 5'-3'), alargándose la hebra. Es la catalizadora de la polimerización. Incorpora 4 trifosfatos de desoxirribonucleotidos, toma como molde una de las bandas de DNA, generera un polimero de monofosfatos y libera pirofosfato.
La
DNA-polimerasa III se encarga de la elongación de la cadena de DNA. Consiste en dos operaciones La
síntesis de la cadena conductora La Síntesis de la cadena Rezagada En
ambos procesos actuan varias enzimas importantes que se encuentran en la horquilla de replicación.
Síntesis de la cadena Conductora
Se sintetiza un corto cebador (10 a 60 n.) de RNA por la primasa. El DNA polimerasa III añade desoxirribunocleotidos a este cebador. Transcurre continua al mismo ritmo que se desenrolla el DNA.
Sintesis de la cadena rezagada
Se realiza en cortos Fragmentos de Okazaki. La Primasa sintetiza un cebador de RNA, y como en la sintesis de la hebra conductora. La DNA polimerasa III se une al cebador de RNA y añade desoxirribonucleotidos. Es un proceso complejamente coordinado Ambas hebras son producidas por un unico dimero asimétrico de DNA Polimerasa III
La
Hebra rezagada forma un lazo, que aproxima los 2 puntos de polimerizacion El primosoma, compuesto por la helicasa DnaB y la Primasa DnaG, sintetizan a un corto Cebador RNA, a medida que se desplaza a lo largo del molde de la hebra rezagada de 5’ -> 3’ La abrazadera β deslizante del DNA p.III Completa la síntesis del Fragmento Okazaki. La abrazadera se disocia y se asocia otra siguiente brazadera. Inicia un nuevo fragmento Okazaki
Una
vez Finalizada la sintesis de un fragmento Okazaki, Su cebador RNA es eliminado y reemplazado por DNA, por la DNA polimerasa I y la mella restante es sellada por DNA Ligasa
Antes
de la acción de la DNApolimerasa III se sintetiza un segmento corto de RNA . La Enzima Primasa Usa como Molde la banda retardada del DNA original. (la complementaridad A-T del DNA es sustituida por A-U en el RNA). Ya sintetizado el segmento corto de RNA, la primasa es sustituida por DNA polimerasa, y comenzandose a replicar el DNA.
La
DNA-ligasa va uniendo todos los fragmentos de DNA a la vez que elimina los ribonucleótidos de los cebadores.
A
medida que se van sintetizando las hebras y uniendo los fragmentos se origina la doble hélice, de forma que al finalizar el proceso se liberan dos moléculas idénticas de DNA, con una hebra antigua y otra nueva.
La
DNA Polimerasa I, recorre la molécula de DNA de 3’ -> 5’ de forma contraria a la DNA polimerasa III , y Donde localiza una base no complementaria, elimina la base inadecuada y adiciona la base correcta .
Reparación del DNA En
el DNA ocurren con frecuencia Errores ya sea causados por la duplicación o de las agresiones ambientales. Dichos errores de duplicación conducen a una acumulación de mutaciones. El daño causado por agentes ambientales, físicos y químicos.
Tipos de lesiones Consecuencia
de fuerzas de cizalla o
Doblado Cambio de pH Local Agentes Químicos Rayos X Rallos Gamma Rallos UV
Tipos de reparación Fotorreactivación
Enzimática
Reparación
por Escisión
Reparación
por recombinación
Fotorreactivación Enzimática Se
produce por iluminación de la célula con luz visible. Requiere de una enzima específica, que se une al sitio defectuoso del DNA. La enzima absorbe la luz y de algún modo, provoca la rotura del enlace covalente en la zona defectuosa. Hace escisión del anillo ciclobutano anormal de un dímero de timina. Libera 2 restos de timina Así la luz ultravioleta repara el DNA
Reparación de un dímero de timina por Fotorreactivación (según P.C. Hanawalt, Endeavour)
Reparación por Escisión Se
efectúa gracias al curso secuencial de varias actividades enzimáticas. Si es detectado un defecto, ej. En un dimero de timina. Por la actividad nucleasica 5’ -> 3’ de la DNA-polimerasa I Provoca
la incisión en el costado 5’ del
defecto. El fragmento defectuoso es cortado El segmento defectuoso es sustituido por pares de bases correctos. Por la acción polimerásica de la DNA-polimerasa I
La
Nueva hebra se une por su extremo 3’ al extremo 5’ , por accion de la DNA-Ligasa
<<Mecanismo:
soldadura>>
Corte, remedio, Corte y
Escisión de un dímero de timina mediante procesos enzimáticos (según P. C. Hanawalt, Endeavour)
Reparación por Recombinación Una
de las Hebras de DNA dúplex lesionado es sustituido por el correspondiente segmento intacto de otra molécula de DNA.
Una
parte del gen es remplazada por otra molécula de DNA
Dos Tipos de recombinación Genética
Bibliografía L.
Nelson, David; M. Cox, Michael “Lehninger, Principios de Bioquímica” Cuarta edición. Pág. 948 – 967 capitulo 25, 25.1 y 25.2 “Metabolismo del DNA Alberts “Biología molecular de la célula” 3ra edición. Pág. 258 - 280 capitulo 6 “Mecanismos Genéticos Básicos”