8. replicarea.ppt

7/25/2019 8. Replicarea.ppt

1/69

Replicarea ADN


2/69

CE ESTE REPLICAREA ADN?

Biosinteza ADN

Are loc astfel nct s fie asiguratstabilitatea geneticn organism i ncadrul speciei (este o modalitate

specific de biosintez care permiteconservarea i transmiterea informaieigenetice de la o generaie la alta)


3/69

Cnd i unde are locCnd i unde are locrereplicaplicarea ADNrea ADN??

Faza S a cicluluiFaza S a ciclului

celularcelular

NucleuNucleu Mitosis-prophase-metaphase-anaphase-telophase

G1 G2

Sphase

interphase

!a eucariote replicare are loc doar n faza "# de sintez# a cicluluicelular# faza separat de faza mitotic $ prin perioadele de gol(gap) sintetic %& i %'


4/69

REPLICAREA ADN PE SCURT

Dublul eli al ADN se desface i seconstruiesc pe fiecare dintre cele dou

catene parentale (numite catene matrisau template) cte o caten complementarreplicacelor parentale


5/69

Replicarea cu ceva mai multe detalii1. Dublul helix se desface.

2. La jonciunea dintre cele doucatene parentale desfcute ianaterebifurcaia de replicare.

3. O nou caten se formeaz prinmperecherea nucleotidelor liberecu bazele complementare de pe

catena veche.

4. Rezult dou molecule-fiicede ADN care conin cte o caten

Parental i o caten nou.


6/69

1. semi-conservativ

2. complet

3. i-direc!ional "de#i are loc $ntotdeauna $ndirec!ia %& 3& '''(

). semi-discontinu

*ARA*+,RS+*, R,/*AR ADN


7/69

& *eplicarea ADN este semi+conservativ

($eselson+"tal# &,-.) Fiecare molecul

iic de ADN con!ineo ca"en paren"alin"ac" a#ocia" cu oca"en nou#in"e"iza"$


8/69

Meselson & Stahls Famous Experiment (1958)


9/69

' *eplication este complet

*eplicarea ADN antreneaz ntregulcromozom# rezultand doi cromozomi

identici

/romozom circular (procariote)


10/69

%$ Replicarea ADN e#"e &i'direc!ional(Cairn#) *+,%-$

*eplicarea ncepe ntr+un punct binedeterminat numit ori.ine de replicare(ori)ipornind din acest punct se deruleaz simultann ambele direcii

&idirec!ional


11/69

0 *eplicarea este semi+discontinu

Rei/i 01aza1ia propus i demonstrat n &,1. c n timp ce sinteza

unei catene (ca"ena leadin.-este continu# sinteza celei de+a douacatene (ca"ena la..in. -este discontinu (n runde de &-2+'-2 nt)


12/69

3ntrebare4

5rmtoarele afirmaii n ceea ce privetereplicarea ADN sunt corecte4

& *eplicarea se realizeaz pe anumite poriuni dincromozom' "inteza ADN pe catena lagging este continu6 7iecare moleucl fiic de ADN conine dou

catene nou sintetizate0 7iecare caten a ADNdc acioneaz ca

matri8template pentru o nou caten de ADN


13/69

Elemen"ele e#en!iale nece#are

replicrii "unt necesare cinci elemente esniale 4

& ADN parental+ matria (fiecare caten de ADN

servete ca matri)' cele 0dezoiribonucleozid trifosfaidN9: (dA9:#

d%9:# d99:# d/9:)6 cele 0 ribonucleozid trifosfaiN9: (A9:# %9:# 59:#

/9:); aceasta sugereaz necesitatea sintezei deA*N n cursul sintezei de ADN


14/69

Pro"eine #peciice implica"e n replicare

Pro"eina 7uncia

2elicaza Desface dublul eli ADN

Sin.le'#"randin.

&indin. pro"ein# (SS3-

"tabilizeaz ADNmc i previn renaturarea lui

(refacerea dublu eliului)

Topoi#omeraze ?limin torsiunile produse de elicaz printr+unmecanism de @tiere+coasere

ADN primaza niiaz sinteza A*N (


15/69

,n0imele implicate $n replicarea ADN

elicase desacedulu heli

SS4 staili0ea0ADNmc

ADN polimera0a lea5 nucleotidelept. a orma noul ADN

i5a0a lea5 6coasera5mentele de ADN"ra5. 78a0a8i(.

/rima0a sinteti0ea0un ARN primer pematri! de ADN

ADN polimeraza I(exonucleaza)nlocuiete ARN primer

cu ADN


16/69

2elicaza de#ace du&lul 4eli5

:roteina DnaB

Ceamer

/atalizeaz un fel de denaturare in vivo aADN (catenele dezrsucite pot fi citite dectre enzimele replicrii)

necesit energie; consum ' molecule deA9: per ' legturi de idrogen desfcute


17/69

Sin.le #"randed pro"ein# (SS3#-

9etramer

"e leag de cele dou catene ADN i le

menine separate prevenind renaturarea lor 9rebuie s fie ndepartate nainte ca noua

caten de ADN s poat fi sintetizat


18/69

Topoi#omeraTopoi#omerazelezele

enzime care rezol6 "en#iunile #"erice ("or#iuni7) de dreap"a- aprute n cursul dezrsucirii (cu ovitez de &22 revoluii8sec


19/69

Cla#e de "opoizomeraze8 "opoizomeraza I acioneaz ca o endonucleaz re6er#i&il# printr+un mecanism

de"iere'coa#ere care permite rotaia liber a ADNmc (ac!iunede #u6eic- 9economic: (nu necesit aport energetic)4idrolizeaz o

legtur fosfat diesteric a crei energie o conserv ntr+o legtur

fosfat esteric implicnd 9r din centrul activ al enzimei iulterior o folosete la refacerea catenei incizate

,n0ima

ADN

,n0ima

tiere

relaare

coasere


20/69

Cla#e de "opoizomeraze8 "opoizomeraza II

ADN'.iraza Dimer ntroduce n molecula de ADN #uper"or#iuni

('-)spre stnga# n sens contrar celor create denaintarea bifurcaiei de replicare; astfelcompeseaz n avans constrngerile impuse de

desrsucirea dupleului de ADN Nece#i" ener.ie(consum de A9:)


21/69

ADN polimerazele'ADN dependen"e8

Copiaz ca"ena ma"ri! n direc!ia %; ITATE(:rocesivitatea este capacitatea polimerazei de a se meninelegat de matri; este o epresie a numrului de nucleotide adugate la lanul

ADN n cretere nainte ca polimeraza s se disocieze de matir)

REACTIA CATALIAT@ DE ADN P0LIERA@


22/69

/

/

/

/

/

/

/

// /

*2

*2

*2

7

7

7

7

7

4ase

4ase

4ase

*2

*2

*2

7

7

7

7

4ase

4ase

4ase

*ap %9

*ap 3: "$n cre#tere(39

%9

39

2;) >

eucario"e4

+ ADN pol B) ) ) )


24/69

Proprie"!ile ADN polimerazelor la procario"e

ADN polimeraza I II III

=ena Pol A Pol 3 Pol C

Nr$ #u&uni"!i * GH G*Ac"i6i"a"e e5onucleazic (%J 'G


25/69

E#"e ADN polimeraza I polimerazareplica"i6 principal?


26/69

DNA polimeraza I nu e#"e

polimeraza replica"i6 principal< Enzima e#"e prea len"M

ADN polimeraza catalieaz ncorporarea dN9: cu o vitez maim de '2nt8sec4 ar avea nevoie de -6 zile pentru a replica integral cromozomulE. coli,care n realitate se divide la fiecare '2 min

Enzima nu e#"e #uicien" de proce#i6$

Enzima e#"e prea a&unden"$

?ist aproiamtiv 022 molecule de ADN polimeraza per celulE. coliidoar ' bifurcaii de replicare per celul

Celulele prezen"nd mu"a!ii

polA1#un" 6ia&ile$


27/69

DNA polimeraza III e#"e

polimeraza replica"i6

:roprietile ADN pol sunt potrivite pentru o

enzim care deine un rol central n replicareaADN4 are o proce#i6i"a"e oar"e mareica"alizeaz polimerizarea la o 6i"ez oar"e

nal" (


28/69

Care e#"e rolul ADN polimerazei I ?

!a ce folosete activitatea -E+6Eeonucleozic# specificacestei polimerazeK

!a ce folosete activitateapolimerazic a ADN pol K

3ndeprtarea primerului de lacaptul -E al lanului ncretere

"inteza catenei lagging#nlocuirea cu dN9: a loculuilsat liber de primer i

repararea leziunilor ADN (eleag dN9: pe locul liberaprut dup ndeprtarea bazegreit mpereciate)


29/69

ADN polimerazele la procario"e

(con"inuare- ADN pol II este implicat n reparea leziunilor ADN (are activitate

%J 'G ' Pol I>este o ADN polimeraz predispus la erori de mperecere(nu are activitate de proof+reading ca la pol # pol i pol )

+ Pol I>este responsibil de -2L dinmutaiile adaptative

ADN pol >+ Pol >aparine unei ci speciale de reparare (un fel de @ultimabarier@) denumit calea "F" de reparare a ADN+ Pol >este sintetizat cnd celula este epus la doze mari de

radiaii sau de mutageni# cnd pot s apar lez ma=ore ADN


30/69

Proprie"!ile ADN polimerazelor la eucario"e

ADN pol B

localizare nucleu nucleu mi"ocondrie nucleu nucleu

unc!ie Onlocuireprimer

Sin"ezaca"ena

la..in.

reparare #in"eza ADNmi"ocondrial Replicaza

Sin"ezaca"en

leadin.

reparare

#imilari"a"ecu enzimede laprocario"e

Pol I Pol II Pol II Pol III Pol II


31/69

Primaza8+ Sin"e"izeaz

oli.ori&onucleo"idul(ARN primer- ini!ialpe care #e a"aeazADN polimeraza$

+ ARN primer e#"e

orma" dinH'*ri&onucleo"ide$

+ Noua ca"en de ADN#e con#"uie"e prin

adu.area denucelo"ide la cap"ul %al ARN primer$

' ARN primer e nlocui"

n inal cu ADN$


32/69

3ntrebare4

ADN polimeraza4

A nitiaz sinteza lanului polinucleotidic

B "intetizeaz un lan polinucleotidic n diercia 6E+ -E/ /itete matria de ADN n direcia -E+ 6E

D :roduce cte o molecul de pirofosfat la adugarea

fiecrei nucleotide la catena n cretere


33/69

,+A/,, R,/*=R ADN"#i elementele-cheie ale iecrei etape(

ni!ierea> primo0omul- un comple de proteine#i ori5inea replicrii ori

,lon5area> repli0omul- un comple de proteine? asociate cu ADN cu rol $n sinte0a

catenelor noi de ADN

+erminarea> proteina +us- situsul determinare ter


34/69

REPLICAREA ADN LA

PR0CARI0TE


35/69

*$ INIIEREA

con"roleaz n"re.ul proce# dereplicareM

I i!i li ii Originea replicrii


36/69

Ini!ierea replicrii dentificarea originii de

replicare

Dezrsucirea mediat dectre 4elicaz(denaturarea)dupleului ADN cu fomareaADNmc i a bifurcaiilor dereplicare

!egarea SS3la ADNmc

7ormarea primozomului(conine i primaza)

"inteza ARN primer

Originea replicrii

5

3

3

5

553

3

553

3

5

5

3

3

5

5

3

33 5

35


37/69

0ri.inea replicrii

Friginea replicrii(ori/) este o regiune de'0- pereci baze bogatn A9

Fri/ este recunoscutde ctre proteina dnaAcare se leag la ori/# icare mpreun cu

proteina dnaB (elicaza)desface ADNdc(folosind A9:)

oriC


38/69

Primozomul

' elemen"ul c4eie al ini!ierii' :rimozomul este un comple de proteine care este

format din4+ dnaB (elicaz)+ dna/ (aperon al dnaB4 asist plicaturarea dnaB)+ primaza+ alte proteine

:rimozomul se deplaseaz mpreun cu bifurcauiade replicare# consumnd A9: :rimozomul este responsabil pentru sinteza A*N

primer


39/69

$ ETAPA DE EL0N=ARE


40/69

E"apa de elon.are

5

5

3

3

5

3

5

5

5

3

33

3 5

35

+"inteza de ADN prin adugarea de dezoiribonucleotide (una cte

una) iniial la captul 6E al A*N primer# ulterior la captul 6E endal catenei n cretere

E"apa de elon.are


41/69

E"apa de elon.are

+/atena parental 6E+ -E (care este citit n aceei direcie cu

deplasarea bifurcaiei de replicare) este copiat continu+/atena nou astfel sintetizat este catena @leading

E"apa de elon.are


42/69

E"apa de elon.are+/atena parental -E+ 6E (care este citit n direcie opus fa dedeplasarea bifurcaiei de replicare) este copiat discontinu

/atena nou astfel sintetizat este catena @lagging i este sintetizatn fragmente mici (&fragment per rund sintez)+fragmentele FMazaMi

E"apa de elon.are


43/69

E"apa de elon.are *eplicarea ADN la ? coli are viteza &222 nt8s

:olimeraza (subunitatea ) formeaz un inel carealunec pe ADN matri i care crete procesivitateamiezului :ol de la &2+&- laI-222 pereci bazJ6-O diametru; (>) interior# (+) eterior


44/69

ori

ter

Replicarea idirectionalaa cromo0omului circular la

procariote produce un

intermediar $n orma literei+heta.

Replication

Forks


45/69

Replizomul

' elemen"ul c4eie al elon.arii' comple de proteins care cuprinde toate

enzimele i factorii necesari replicrii ADN

:robabil ataat de membrana nuclear# iarADN ar strbate replizomul

este responsibil pentru sinteza a dou catene

noi de ADN


46/69

Leading Strand

Laging Strand

3

53

5

"cema etapelor de iniiere i elongare5

5

53

3

53

3

5

Single strand

binding

proteins

DNA

Polymerase

Okazakifragment

RNA

Primers

Primase

53

5

Helicase


47/69

%$ ETAPA DE TERINARE

T i li ii


48/69

Terminarea replicrii Re.iunea de "erminare 4

+ situat la &.2 grade fa deori;

conine @capcane petur bifurcaEiade replicare

+ la acest nivel bifurcaiile dereplicare se ntlnesc i dezleagcatenele de ADN nc asociate

Si"u#urile de "erminare

+ sunt pori care permit trecereabifurcaiei de replicare ntr+un

singur sens;

+ conin '6 pereci de baze

oriC

TerD

TerC

TerB

TerA

Terminarea Replicarii


49/69

Terminarea Replicarii

TerATerB

Un #e" de #i"u#uri Teropre#c &iurca!ia de replicare

care pro.re#eaz n #en#ul acelor de cea#ornic) al 'lea#e" &loc4eaz &iurca!ia de replicare care a6an#eaz nIn6er# acelor de cea#ornic8

Cromozom

Situsurile Teror!eaz cele dou&iurca!ii dereplicare # #e

n"lnea#c n"r'unpunc" #peciic$

ELEENTELE C2EIE ALE TERIN@RII REPLIC@RII8


50/69

SITUSURILE TER QI PR0TEINA TUS

Situsurile Ter sites sunt locurile de legare ale proteinei Tus.

Tus: 35.8 kDactivitate de legare la TerMonomer

TusD!

Ter

"i#urca$ia de replicareoprit% &ntr'o

manier% polar%

Tus poate in(i)a progresiunea )i#urca$iei de replicaredirect prin legarea de Dna" (elicaz%* in(i)&nd dezr%sucirea

(eli+ului.


51/69

Repe"i!ia e#"e 9mama:

n6!"urii

R li


52/69

SSB previn renaturarea ADN.

Helicaza se leag la originea de replicare idezrsucete dublu helixul ADN.

%&3&

%&

3&

Primaza sintetizeaz ARN primer.

3&%&

%&3&

Replicarea

R li


53/69

Direc!ia de avansare a

iurca!iei de replicare %&3&%&

3&

%&

3&

3&%&

DNA pol adaug nucleotide la ARN primer.

Replicarea

R li


54/69

%&

%&

Direc!ia de a6an#are a

&iurca!iei de replicare

%&

3&

%&

3&

3&

3&

DNA pol verific bazele mperecheate i le nlocuietepe cele greit mperecheate.

Replicarea

R li


55/69

%&

%&3&

%&

3&

3&%&

3&Direc!ia de a6an#are a


Sinteza catenei leading continu n direcia 5 to 3.

Replicarea

R li


56/69

3&%& %&

%&3&

%&

3&

3&%&



Fragment Okazaki

Sinteza discontinu produce segmente ADN numitefragmente Okazaki.

Replicarea

R li


57/69

%& %&

%&3&

%&

3&

3&%&



3&

Alungirea fragmentului Okazaki.

Okazaki fragment

Replicarea

R li


58/69

%&

%& 3&

%&

3&

3&

%&

3&

3&

%& %&3&

Alungirea catenei leading i sinteza de noi fragmentepe Okazaki msur de bifurcaia mai avanseaz.

Replicarea

R li


59/69

3&

%&

3&%&

%& 3&

%&

3&

3&

%& %&3&

Alungirea noului fragment Okazaki, n paralel cualungirea catenei leading .

Replicarea

R li


60/69

%&

%&

3& 3&

%&

3&

%& 3&

%&

3&

3&

%&

Activitatea exonucleazic a ADN pol Indeprteaz ARN primer.

Replicarea

R li


61/69

Activitatea polimerazic a ADN pol I umple golurile.Ligaza formeaz legturi fosfatdiesterice ntregruparea 3 OH de la captul unui fragment Okazaki cugruparea 5 fosfat de la captul altui fragment Okazaki..

3&

%&

3&

%& 3&

%&

3&

3&

%&

Replicarea


62/69

+opoisomerasenic8s DNA torelieve tensionrom un@indin5

2 31

)

%

B

/ol sCnthesises leadin5 strandelicase opens heli

/rimase sCnthesises RNA primer

/ol elon5ates primerproduces 78a0a8i ra5ment

/ol ecises RNA primer ills 5ap

DNA li5ase lin8s 78a0a8ira5ments to ormcontinuous strand

REPLICAREA ADN


63/69

3ntrebare4

7ragmentele FMazaM sunt4 :rodusul aciunii elicazei

!anuri ADN sintetizate n cadrul catenei leadingn cursul replicrii *egiuni ale ADN care nu codific informaie

pentru sinteza de ADN

7ragmente relativ scurte depolidezoiribonucleotide cu cteva ribonucleotidela captul -E


64/69

Replicarea simultan prinformarea de bucle ale matrieicatenei lagging.

Replicarea simultan: molecula ADN pol III este


65/69

Replicarea simultan: molecula ADN pol III esteresponsabil de sinteza ambelor catene de ADN.


66/69

Carac"eri#"ici ale replicrii la

eucario"e ul"iple ori.ini de replicare Replicarea e#"e &idirec"ional

Are mai mul"e ori.ini de replicaredeoarece molecula de ADN este foartelung i viteza de aciune a replizomuluieste mic

2i#"onele 6ec4ise asociaz cu dupleulnou care conine catena leading


67/69

ul"iple re.iuni ori la eucario"e

4ules 4ules


68/69

9abel comparativ4

:rocariote ?ucariote

& ori region $ultiple ori regions

' bifurcaii de replicare percromozom

&22 bifurcaii de replicare percromozom

Piteza replicrii&222 pereci baze8sec

Piteza replicrii&22 pereci baze8sec

!ungime frag FMazaMi&222+'222 nucleotide

!ungime fragmente FMazaMi&-2+'22 nucleotide

& eoare la &mil+&2mil & eroare la &222 mil


69/69

replication.swf

8. replicarea.ppt

Documents