Duplicación del ADN (Replicación) y Síntesis de Proteínas

Duplicación del ADN (Replicación) y Síntesis de Proteínas

2. 1- La duplicación del ADN. Necesidad Si lleva la información genética es necesario que se duplique para poder repartirla a las células hijas. Desde principios del S. XX, se sabe que los cromosomas llevan la información genética, ¿cómo se sabe?: El espermatozoide sólo pasa su núcleo al óvulo, en el núcleo están los cromosomas. Si los cromosomas están formados por proteínas y ADN , ¿quién de los dos lleva la información genética? Una experiencia que ayudó a resolver esta incógnita, fue la experiencia realizada por Griffith (1928) y explicada por Avery, MacLeod y McCarthy en 1952:

3. Explicación: Las bacterias R, se transforman en S y producen la muerte del ratón. ¿Cómo? Al calentar se destruyen las proteínas pero no el ADN por lo que fragmentos de ADN de las S pueden entrar en las R y las transforman en S el ADN lleva la información genética.

4. 2- Primeras hipótesis sobre la duplicación del ADN Semiconservativa Conservativa Dispersiva

5. 3- Experimento de Meselson y Sthal Para demostrar la hipótesis correcta, Meselson y Sthal en 1957 , trabajaron con bacterias Escherichia coli (E. coli). - Cultivaron las bacterias en un medio con N 15 o pesado durante un tiempo por lo que las bacterias que se van obteniendo tendrán ADN pesado; al hacer la centrifugación se obtendría lo siguiente:

6. - Pasaron unas bacterias del medio pesado a medio ligero (con N 14 ), durante media hora (tiempo de una duplicación), hicieron la centrifugación y obtuvieron lo siguiente Se obtuvieron ADNs semiligeros; con este resultado se descarta la hipótesis conservativa . - Repitieron la experiencia, pero durante una hora (tiempo de dos duplicaciones) obtuvieron la siguiente imagen Se obtuvieron ADNs semiligeros y ligeros; con este resultado se descarta la hipótesis dispersiva .

7.

8. trifosfato + hebra patrón no se unían nucleótidos complementarios. - ADN polimerasa + Mg +2 + nucleótidos trifosfato + hebra patrón + un cebador (fragmento complementario) se unían nucleótidos complementarios a la hebra patrón, pero siempre siguiendo la dirección de crecimiento 5’ 3’. 2-SENTIDO DEL CRECIMIENTO DE LAS NUEVAS HEBRAS 1- La síntesis del ADN in vitro Kornberg (discípulo de Ochoa), en 1956, aisló la enzima ADN-polimerasa (enzima capaz de unir nucleótidos de ADN in vitro ), realizó la siguiente experiencia: - ADN polimerasa + Mg +2 + nucleótidos

9. 2. Problema de la dirección en la duplicación del ADN in vivo Conclusión: La ADN polimerasa : - necesita un cebador para continuar la copia complementaria. - siempre une nucleótidos siguiendo el crecimiento de la hebra en dirección 5’ 3’. Cairns en 1963: E. coli en un medio con timina marcada con tritio (H 3 ), que emite partículas β que son captadas por película fotográfica.

10. Cada 2’ ó 3’ depositaba el cultivo sobre la placa fotográfica. Observándose las siguientes imágenes: Las imágenes que se ven son las hebras complementarias que se están formando.

11. - Confirma la hipótesis semiconservativa sobre la duplicación. - La duplicación empieza en un punto y se dirige hacia los extremos (es bidireccional) Existen dos problemas: - La ADN polimerasa necesita cebador. - No hay ninguna ADNp, que produzca el crecimiento de la hebra en dirección 3’ 5’.

12. Okazaki en 1968 descubrió unos fragmentos de ácido nucleico formados por unos 50 nucleótidos de ARN seguidos de unos 1000 ó 2000 nucleótidos de ADN (Fragmentos de OKazaki). Primero actuaría una ARNp que no necesita cebador , uniendo los nucleótidos de ARN, que servirán de cebador para que pueda continuar la ADNp. (siempre en dirección 5’ 3’). Por detrás, irá ocurriendo lo mismo pero a fragmentos. Cada fragmento crece de 5’ 3’).

13. 3-Mecanismo de la duplicación del ADN El proceso es distinto en procariotas (bacterias) y eucariotas. En bacterias: Empieza en una señal de inicio (secuencia determinada de nucleótidos). Actúan enzimas, que abren, sujetan la hélice y producen cortes en ella para evitar superespiralizaciones (helicasas, girasas……).

14. En ambas hebras, a partir del pº de inicio y en dirección 5’ 3’, se van uniendo, por la acción de la ARNp, unos 40 nucleótidos de ARN (cebador), uniéndose a continuación nucleótidos de ADN por la acción de la ADNp, formándose la hebra continua o conductora .

15. Por detrás de cada hebra continua y a una distancia de 1000 ó 2000 nucleótidos, se irán uniendo unos 50 nucleótidos de ARN complementarios por la acción de la ARNp, después actuará una ADNp, que irá uniendo desoxirribonucleótidos (fragmentos de Okazaki). Este proceso se irá repitiendo formándose así la hebra discontinua o retardada . La ADNp corta los segmentos de ARN, y une nucleótidos cubriendo los huecos. Una ADN ligasa unirá los fragmentos.

16. En eucariotas: ADN más largo y unido a histonas, el proceso sería muy lento. Varios ojos o burbujas de replicación o replicones.

17. 1-Teoría un gen un enzima: Garrod en 1901, estudió la alcaptonuria (ennegrecimiento de cartílagos y de la orina), producida por la falta de un enzima. Se transmitía dentro de una familia (enfermedad hereditaria), por lo tanto era debida a la información genética. En esa época se empiezan a conocer los genes, y más adelante ya se sabía que los genes son ADN. Se deduce: La síntesis de los enzimas (proteínas) depende del ADN. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

18. Beadle y Tatum en 1948, realizaron unas experiencias irradiando con UV un hongo. UV proteínas, no las altera UV ADN lo altera Al irradiar con UV el hongo, no sintetiza determinados enzimas (proteínas) Se deduce: si los UV no destruyen a las proteínas, pero alteran al ADN y al alterarlo no se han sintetizado las proteínas, está clara la relación entre ADN y proteínas . (gen enzima)

19. 2- La expresión del mensaje genético Beadle y Tatum: paralelismo gen-enzima. Watson y Crick “teoría colinearidad” : hay una correspondencia entre el orden de los nucleótidos de un gen y la secuencia de los aas de la proteína que codifica ese gen. El proceso se realiza en dos etapas: Transcripción: paso del mensaje del ADN, formándose un ARNm complementario al ADN (en el núcleo en las eucariotas). Traducción: formación de la proteína siguiendo el mensaje del ARNm (en los ribosomas). transcripción traducción ADN ARNm proteínas

20. 1- El mecanismo de la transcripción Proceso de obtención de cualquier ARN con la información

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