La Replicació

DeL’ADN

PER QUÈ FER CÒPIES?

Per originar nous individus cal fer còpies del material genètic ( ADN) dels progenitors que passaran als descendents

Després de la fecundació les cèl·lules es divideixen i necessiten la mateixa informació de la seva espècie

Hipòtesis sobre la duplicació La duplicació de l’ADN és un

procés multienzimàtic on les dues cadenes es separen i es sintetitzen dues de noves.

En un principi existien tres hipòtesis de treball:

Replicació conservativa Replicació dispersora Replicació semiconservativa

Experiment de Meselson i Stahl

Fer activitat de la pàgina CienciesBat

ACTUALMENT SABEM QUE LA HIPÒTESI CORRECTA ÉS LA SEMICONSERVATIVA

El sentit del Creixement dels nous filaments

LA SÍNTESI D’ADN “IN VITRO” KORNBERG(1956) VA AÏLLAR L’ENZIM ADN-POLIMERASA

(ADN-POL) QUE ES CAPAÇ DE SINTETITZAR ADN IN VITRO ( 1000n/mint)

NECESSITATS DE L’ADN –polNECESSITATS DE L’ADN –pol

DESOXINUCLEÒTIDS (A,G,C,T) + ADN PATRÓ + EXTREM ENCEBADOR

ADN POLIMERASA Catalitzen la formació d'un enllaç ester entre un grup 3'-OH lliure d'un nucleòtid i el fosfat

del nucleòtid que s'hi incorpora. Això té importants conseqüències:

Les cadenes d'ADN en formació van creixent sempre en sentit 5' → 3' mentre que la cadena motlle es copia sempre en sentit 3' → 5'.

L'ADN polimerasa necessita un extrem 3'-OH lliure, és a dir, un petit fragment de cadena nova per a començar a copiar. Com que aquest enzim no pot sintetitzar-lo, ha d'intervenir un altre enzim diferent que sintetitzi aquest fragment inicial anomenat iniciador o encebador (en anglès primer).

Posseeixen activitat exonucleàsica (activitat que els permet hidrolitzar enllaços ester per a eliminar nucleòtids). Quan l'aparellament entre la base de la cadena motlle i la base del nou nucleòtid incorporat no és correcte, el nou extrem 3'-OH no queda correctament situat i l'ADN polimerasa elimina el nucleòtid mal aparellat. Aquesta propietat permet que corregeixin errades que es podrien produir en la còpia de la nova cadena. Algunes ADN polimerasa no tenen aquesta activitat.

http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Animaciones/MCB1201.MOV

EXPERIMENTS DE CAIRS

Cairs va fer un experiment on va demostrar que l’ADN bacterià era circular i que la replicació era semiconservativa, bidireccional ( punt d’origen)

UN NOU PROBLEMA: COM DUPLICAR LA CADENA 5’---3’? OKAZAKI, EN 1968 VA DONAR UNA SOLUCIÓ, MITJANÇANT EL QUE

ACTUALMENT ES CONEIX COM FRAGMENTS D’OKAZAKI ( FORMATS PER ARN-ADN SIMULTÀNIAMENT)

REPLIACIÓ EN PROCARIOTES

PODEM DIFERENCIAR TRES FASES: A)FASE D’INICIACIÓ

S’inicia en una regió de l’ADN anomenada ORI C o punt d’iniciació Les Helicases trenquen els ponts d’H i obrin les dues cadenes Actuen unes topoisomerarses ( girases) per evitar la tensió en el desenrrotllament S’uneixen unes proteïnes estabilitzadores per evitar la unió de les dues cadenes (SSB) Es forma una BOMBOLLA de REPLICACIÓ

B) FASE D’ELONGACIÓ Necessitat d’un “primer” Actua una ARN-pol (PRIMASA), que forma un polinucleòtid de 10

nucleòtids d’ARN. Actuació de l’ADN pol III, que a partir del primer comença a sintetitzar en direcció 5’—3’un

nou filament que creix de forma contínua y que s’anomena FILAMENT CONDUCTOR

REPLIACIÓ EN PROCARIOTES

Sobre l’altre filament que és antiparal·lel actua la PRIMASA a uns 1000 nucleòtids de l’origen i forma un primer i sobre aquest actua l’ADn pol en direcció 5’ formant un fragment d’Okazaki---3’

REPLIACIÓ EN PROCARIOTES

Aquest procés es va repetint i per tant el creixement es discontinu i es forma l’anomenat filament retardat

C) CORRECCIÓ D’ERRORS I ELIMINACIÓ DELS FRAGMENT D’OKAZAKI

Una ADN pol I retira els fragment d’Okazaki i ompli els buits Una ligasa empalma els fragments L’ADN pol III corregeix els errors comesos durant la replicació

REPLIACIÓ EN PROCARIOTES

REPLIACIÓ EN PROCARIOTES

REPLICACIÓ EN EUCARIOTES La replicació de l’ADN lineal (com la dels cromosomes eucariòtics) planteja un

problema amb els extrems de l’ADN. En cada replicació queda un encebador de ARN en l’extrem del filament retardat que

no pot ser substituït per nucleòtids d’ADN, ja que l’ADN polimerasa necessita un encebador, i no hi ha lloc per sintetitzar-lo (“la cadena s’ha acabat”)

Com a resultat d’això, cada replicació faria que l’ADN s’anés escurçant.

En els cromosomes eucariòtics aquest problema es presenta en els extrems, els anomenats telòmers.

En els telòmers la seqüència de bases és especial i està controlada per l’activitat d’un enzim anomenat telomerasa, que afegeix els nucleòtids d’ADN que falten

COMPARACIÓ DE LA REPLICACIÓ ENTRE PROCARIOTES I EUCARIOTES

PROCARIOTES EUCARIOTES

L’ADN no està enrotllat formant nucleosomes i per tant no necessita desenrotllar-se per ser llegit

L’ADN està enrotllat i forma nucleosomes per la qual cosa s’ha de desenrrotllar

Només hi ha una bombolla de replicacióHi ha moltes bombolles de replicació (replicons) (a Drosophila hi ha 3 500)

Els fragments d’Okazaki tenen de 1 000 a 2 000 nucleòtids

Els fragments tenen entre 100 i 200 nucleòtids

Hi ha 3 ADN polimerases Hi ha 5 ADN polimerases

ANIMACIONS

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/dna-rna2.swf

http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120076/micro04.swf

http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.esp.html

http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema3.htm