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Proceso de Replicación y Reparación del ADN en bacterias, Apuntes de Biología

El proceso de replicación del adn en bacterias, incluyendo las enzimas involucradas como helicasa, primasa, polimerasa y ligasa. Además, se aborda la importancia de la reparación del adn y se presentan cinco mecanismos de reparación: reparación por escisión de bases, reparación por escisión de nucleótidos, tolerancia al daño, reparación del falso apareamiento y reparación de alquilaciones.

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 20/03/2019

serob05
serob05 🇨🇴

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REPLICACION
La replicación del ADN es un proceso muy complejo en el cual intervienen diversas
enzimas en todos sus aspectos las cuales están siendo controladas por un número aún
mayor de genes, los cuales codifican cada una de sus funciones principales. Un aspecto
importante a destacar es que las mismas proteínas usadas en el momento de la
replicación del ADN son aquellas que van a ser formadas cuando se termine todo el
proceso, según las necesidad que esté cumpliendo la bacteria durante el ciclo en el que
se encuentre. Otro punto a destacar es que las bacterias a diferencia de las células que
componen nuestro cuerpo es que ellas mismas permanecen en un infinito proceso de
replicación el cual está presente durante todas sus fases. Adentrándonos en el proceso
como tal podemos encontrar enzimas como la Helicasa, primasa, polimerasa, ligasa y
topoisomerasa que son encargadas de desdoblar el ADN copiar y pegar nuevos
nucleótidos a la cadena naciente; proceso que es muy parecido al que ocurre en las
células eucariotas. Estás enzimas son necesarias, debido a que la célula está obligada a
copiar su ADN con pocos errores y rápido, por lo cual ellas se encargan de prevenir esos
incidentes y que todo sea preciso.
En el ciclo podemos encontrar las enzimas que tiene mayor participación en este proceso,
como por ejemplo: la helicasa, abre el ADN en la horiquilla de replicación; la
topoisomerasa, esta trabaja por delante de la horquilla de replicación para evitar el
superenrollamiento; la primasa, sintetiza cebadores de ARN complementarios a la cadena
ADN; la polimerasa I, sustituye a los cebadores de ARN por ADN; la ligasa, sella las
brechas entre fragmentos de ADN.
La síntesis del nuevo ADN en las bacterias tienen un solo origen de replicación,
denominado OriC, y a partir de este, la replicación progresa en dos direcciones, de
manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación el
cromosoma bacteriano se le denomina replicón. La replicación del ADN contiene tres
fases: iniciación, elongación y terminación.
La primera ocurre desde el origen del replicón donde se forma las horquillas de
replicación, gracias a la acción de la enzima helicasa que desarrollan el ADN. El ADN
monocatario se replica usando ADN polimerasa, y son las encargadas de estabilizar la
cadena sencilla. Se sintetiza un corto oligonucleótido de ARN que actuara como cebador,
en el cual el ADN polimerasa agrega los nucleótidos.
La segunda fase llamada “elongación” trata sobre el progreso que tiene la horquilla de
replicación. Los nucleótidos se siguen agregando a la nueva cadena, siguiendo un orden
establecido por el complemento de bases, entre la cadena “molde” y la nueva. En esta
fase actúa la enzima polimerasa III es la que extiende los cebadores, agregando sobre el
extremo 3’. Todas las polimerasa saben sintetizar ADN en dirección 5’-3’, es decir, son
capaces de agregar nucleótidos en esa dirección, y esta sirve para el crecimiento de la
cadena, además esta enzima requiere una cadena de ADN molde, un cebador y los
nucleótidos.
Y por último está la fase “terminación” en la que sucede después de que ambas horquillas
de replicación han atravesado la mitad del cromosoma en dirección opuesta y se
encuentran en la región terminal del genoma. Para finalizar el ciclo la enzima ligasa sella
las brechas entre fragmentos de ADN, es decir, actúa como bloqueador para el avance de
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REPLICACION

La replicación del ADN es un proceso muy complejo en el cual intervienen diversas enzimas en todos sus aspectos las cuales están siendo controladas por un número aún mayor de genes, los cuales codifican cada una de sus funciones principales. Un aspecto importante a destacar es que las mismas proteínas usadas en el momento de la replicación del ADN son aquellas que van a ser formadas cuando se termine todo el proceso, según las necesidad que esté cumpliendo la bacteria durante el ciclo en el que se encuentre. Otro punto a destacar es que las bacterias a diferencia de las células que componen nuestro cuerpo es que ellas mismas permanecen en un infinito proceso de replicación el cual está presente durante todas sus fases. Adentrándonos en el proceso como tal podemos encontrar enzimas como la Helicasa, primasa, polimerasa, ligasa y topoisomerasa que son encargadas de desdoblar el ADN copiar y pegar nuevos nucleótidos a la cadena naciente; proceso que es muy parecido al que ocurre en las células eucariotas. Estás enzimas son necesarias, debido a que la célula está obligada a copiar su ADN con pocos errores y rápido, por lo cual ellas se encargan de prevenir esos incidentes y que todo sea preciso.

En el ciclo podemos encontrar las enzimas que tiene mayor participación en este proceso, como por ejemplo: la helicasa, abre el ADN en la horiquilla de replicación; la topoisomerasa, esta trabaja por delante de la horquilla de replicación para evitar el superenrollamiento; la primasa, sintetiza cebadores de ARN complementarios a la cadena ADN; la polimerasa I, sustituye a los cebadores de ARN por ADN; la ligasa, sella las brechas entre fragmentos de ADN.

La síntesis del nuevo ADN en las bacterias tienen un solo origen de replicación, denominado OriC, y a partir de este, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación el cromosoma bacteriano se le denomina replicón. La replicación del ADN contiene tres fases: iniciación, elongación y terminación.

La primera ocurre desde el origen del replicón donde se forma las horquillas de replicación, gracias a la acción de la enzima helicasa que desarrollan el ADN. El ADN monocatario se replica usando ADN polimerasa, y son las encargadas de estabilizar la cadena sencilla. Se sintetiza un corto oligonucleótido de ARN que actuara como cebador, en el cual el ADN polimerasa agrega los nucleótidos.

La segunda fase llamada “elongación” trata sobre el progreso que tiene la horquilla de replicación. Los nucleótidos se siguen agregando a la nueva cadena, siguiendo un orden establecido por el complemento de bases, entre la cadena “molde” y la nueva. En esta fase actúa la enzima polimerasa III es la que extiende los cebadores, agregando sobre el extremo 3’. Todas las polimerasa saben sintetizar ADN en dirección 5’-3’, es decir, son capaces de agregar nucleótidos en esa dirección, y esta sirve para el crecimiento de la cadena, además esta enzima requiere una cadena de ADN molde, un cebador y los nucleótidos.

Y por último está la fase “terminación” en la que sucede después de que ambas horquillas de replicación han atravesado la mitad del cromosoma en dirección opuesta y se encuentran en la región terminal del genoma. Para finalizar el ciclo la enzima ligasa sella las brechas entre fragmentos de ADN, es decir, actúa como bloqueador para el avance de

las horquillas, por lo tanto se asegura que la replicación termine en esa pequeña porción del genoma.

REPARACION

Existen 5 grandes grupos de reparación del ADN que han desarrollado las células bacterianas, con el fin de minimizar los incidentes que se pueden ocasionar en el ADN, estos mecanismos de reparación son:

  1. La reparación por escisión: son aquellos mecanismos de reparación en los que se basa en la escisión del segmento de ADN que contiene las lesiones. Hay dos tipos de mecanismos de reparación por escisión: - La reparación por escisión de bases: las bases alteradas son reconocidas por glicosilasas y eliminada, generando un sitio AP. En este mecanismo actúa la enzima polimerasa, que toma como molde la hebra sana. Este se puede ocasionar no solo por la exposición a agentes eternos, sino también a la misma actividad de la célula.
  • La reparación por escisión de nucleótidos: La zona dañada es reconocida por UvrA y B, después A y B se separan y entra UvrC que forma con B un complejo con actividad endonucleasa. Esta enzima corta el dímero de T y el hueco es rellenado por una DNA polimerasa a partir del extremo 3’ OH libre y la ligasa lo sella.
  1. Tolerancia al daño: Existe una polimerasa especial que puede llevar a cabo la síntesis translesiva, puede polimerizar sin necesidad de molde. Depende de los genes: LexA, umuDC, RecA y uvrA. En condiciones normales LexA inhibe la expresión de estos genes. Cuando hay daño en el DNA la proteína RecA se activa y bloquea la acción de LexA. Además RecA actúa sobre umuD, dando lugar a umuD´ que forma, junto con umuC, la polimerasa translesiva. Este método impide que la célula muera, pero introduce un elevado número de mutaciones.
  2. Reparación del falso apareamiento: Se da un falso apareamiento que es reparado por el siguiente mecanismo: MUTS y L se unen a la región dañada. Posteriormente MUTH corta la hélice dañada, reconocida por metilaciones específicas introducidas por la proteína dam. En Eucariotas existen homólogos a los genes que codifican para estas proteínas; excepto para MUTH. Además el proceso es mucho más complejo.

4. Reparación de alquilaciones: Las bacterias poseen un mecanismo a través del cual

se vuelven resistentes a agentes alquilantes. Esta adaptación es posible gracias a la proteína Ada, es una metiltransferasa. En condiciones normales, existen niveles basales de proteínas implicadas en reparación del DNA (ada, alkA, alkB y aidB). En presencia de agentes alquilantes en baja concentración, se produce metilación pero a bajo nivel. La proteína Ada metilada actúa como factor de transcripción, activando la expresión de los genes anteriores.