Unidad 4

INTRODUCCION

La replicación del ADN produce una copia de sí mismo por medio de enzimas que además de ser muy exactas poseen un sistema de reparación de errores. El mecanismo de replicación es esencialmente el mismo en todas las células. Es un proceso semiconservativo porque cada uno de los dos ADN hijos tiene una cadena del ADN anterior.

En eucariotas, el proceso es esencialmente el mismo pero el ADN es mucho más grande y linear. Hay varios orígenes de replicación y es bidireccional. El avance es más lento que en procariotas ya que hay más proteínas asociadas al ADN que hay que soltar. La replicación del ADN, que ocurre una sola vez en cada generación celular necesita de muchos "ladrillos", enzimas y una gran cantidad de energía en forma de ATP. La replicación del ADN en el ser humano se realiza a una velocidad de 50 nucleótidos por segundo. Los nucleótidos tienen que ser armados y estar disponibles en el núcleo conjuntamente con la energía para unirlos.

Una vez que se abre la molécula, se forma una área conocida como "burbuja de replicación" en ella se encuentran las "horquillas de replicación". Por acción de la ADN polimerasa los nuevos nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas múltiples. El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas".

Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas, y que la replicación procede solo en la dirección 5' a 3' en ambas cadenas, numerosos experimentos han mostrado que, una cadena formará una copia continua, mientras que en la otra se formarán una serie de fragmentos cortos conocidos como fragmentos de Okazaki. La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena guía, delantera ó adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada ó rezagada.

Los fragmentos cortos, recién sintetizados de hebras de ADN se denominan fragmentos Okazaki. Todas las ADN polimerasas conocidas, pueden sólo sintetizar ADN en la dirección 5' a 3’. Sin embargo, cuando las hebras se separan, la horquilla de replicación se desplaza a lo largo de una hebra molde en la posición 3' a 5' y 5' a 3' en el otro lado del molde.

En la primera, la cadena adelantada de ADN es sintetizada continuamente en la dirección 5' a 3'. En la otra, llamada la cadena atrasada, la síntesis de ADN sólo ocurre cuando una sección de una hebra simple de ADN ha sido expuesta y procede en la dirección opuesta a la dirección de la horquilla de replicación (5' a 3'). Es por esto discontinua y la serie de fragmentos Okazaki son unidos de manera covalente por las ligasas formando una hebra continua. Se denominan fragmentos Okazaki porque fué éste investigador quien primeramente los observó y estudió usando timidina radioactiva. En los eucariotas, los fragmentos Okazaki están formados por unos cuantos cientos de nucleótidos, mientras que en los procariotas estos fragmentos pueden alcanzar algunos miles.

Para que la ADN polimerasa trabaje, se necesaria la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas unidades de ARN conocidas como cebadores, a posterior, cuando la polimerasa toca el extremo 5' de un cebador, se activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de ARN, colocan nucleótidos de ADN en su lugar y una ADN ligasa que los une a la cadena en crecimiento.

OBJETIVOS

o  Entenderá como se transmite la información genética entre los seres vivos y su relación con los mecanismos de herencia.

o  Distinguirá los mecanismos de duplicación del material genético en procariotas y eucariotas.

METODOLOGIA

Los apuntes de clase de esta unidad serán ordenados conforme lo marca el temario, las investigaciones y las tareas se anexaran de acuerdo a la fecha de entrega, exigencias del profesor o si es posible acorde al temario, la bibliografía la expondré al final de la unidad en orden cronológico a los temas, es decir conforme se fueron investigando, al igual las conclusiones se incorporaran al final.

DESARROLLO

RESUMEN MESELSON Y STAHL, SÍNTESIS DEL DNA ES SEMICONSERVATIVA

La propiedad más notable de las células vivas es su capacidad de reproducirse con una fidelidad casi perfecta, no solamente una generación, sino durante centenares y millares de generaciones. El modelo que explica cómo se duplica el DNA se denomina modelo semiconservativo ya que a partir de una molécula de ADN obtendremos dos exactamente iguales, cada una con una hebra antigua (cadena parda en la imagen siguiente) y otra nueva (cadena naranja en la imagen siguiente): la cadena original comienza a separarse de un extremo a otro de modo que cada una de las hélices va a sintetizar una hélice nueva complementaria habiendo tomado como modelo o patrón a la hélice inicial.

Anteriormente se conocían modelos de replicación alternativos:

Q   Uno de ellos una doble hélice se replica sin perder su integridad, dando lugar a una doble hélice cuyas cadenas son ambas de nueva síntesis. (b)

Q   En otro el resultado de la replicación de una hélice antigua son dos hélices cuyas cadenas contienen fragmentos del ADN antiguo mezclados con ADN de nueva síntesis. (a)

Meselson y Stahl (1958) demostraron que el DNA de E. coli se replica de forma semiconservativa, tal como habían propuesto Watson y Crick (1953) al elaborar el modelo molecular del DNA y tal como podía deducirse de los experimentos realizados previamente por Taylor (1957) sobre la síntesis de DNA en eucariotas. El experimento de Meselson y Stahl está basado en la variación de la densidad de flotación del DNA derivada de la utilización del isótopo pesado del nitrógeno (N15) y el análisis de dicha variación mediante la técnica de ultracentrifugación en gradiente de Cloruro de Cesio.

La clave del experimento de Meselson y Sthal residía en que su diseño les permitía distinguir un ADN previamente sintetizado y otro de nueva síntesis. Para conseguirlo, etiquetaban uno que otro tipo de ADN con diferentes isotopos de nitrógeno. Permitieron el crecimiento de un cultivo de Escherichia coli en presencia del isotopo pesado del nitrógeno N15, y otro en presencia del isotopo ligero N14.

para complementacion, ver pag.

REFERENCIAS

ü Pagina para la adquisición de conocimiento. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/meselson/intromeselson.swf