Duplicación del ADN.

En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de un ácido, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN). Posteriormente se describió como se producía la duplicación, trascripción y traducción, en fin, como funcionan los ácidos nucleicos.

- Duplicación del ADN en células procariotas y eucariotas

En las células procariotas, con ADN circular, la duplicación del ADN se inicia en un único punto de origen y continúa en las dos direcciones hasta que las dos horquillas de replicación se encuentran. En las células procariotas, en las que la cantidad de ADN es superior, la duplicación se inicia en varios puntos dispersos en la molécula, cada uno de los cuales actúa como origen de una replicación que procede en ambas direcciones. De hecho, el proceso de síntesis del ADN, es decir, la velocidad a la que avanza la horquilla de replicación, es de unas 2.600 copias de bases por minuto; en una célula eucariota, si la duplicación de todo el ADN se hubiera de producir a partir de un único punto de origen como en las células procariotas, el tiempo necesario para ello resultaría excesivo. Los puntos de origen de la replicación del ADN en las células eucariotas son numerosísimos. Además de la ADN polimerasa, en el proceso de duplicación del ADN intervienen otras enzimas, como por ejemplo la helicasa, que "desenrolla" la parte de la doble hélice que ha de abrirse para que se inicie la replicación.

- ¿Cómo se duplica al ADN y para qué?

El ADN debe duplicarse en cada ciclo celular para que cada célula hija mantenga la misma cantidad y cualidad de información. Esta replicación se produce durante la fase S del ciclo celular, es decir que cada célula antes de dividirse a través del proceso conocido como mitosis, debe duplicarse para que cada célula hija tenga exactamente la misma cantidad de ADN que la célula madre y ademas debe tener el ADN intacto es decir no haber sufrido mutaciones para que ambas celulas hijas sean iguales. El ADN para poder duplicarse, cada una de las hebras de la doble helices sirve de molde para la sintesis de una nueva. Al final de este proceso cada una de las dos nuevas cadenas de ADN tiene una cadena o hebra de nueva y la que le sirvió de molde (vieja). El Proceso de replicación es complejo y en el intervienen una serie de enzimas. Existen sitios específicos donde comienza la replicación denominados origenes de replicación. Cuando comienza se forma una burbuja de replicación que contiene dos horquillas. Un breve resumen de las enzimas que participan y como lo hacen se representa en una animación donde se pueden ver las enzimas DNA polimerasa encargada de la adición de nucleótidos por complementariedad, la helicasa que abre la horquilla, la RNA polimerasa que es quien comienza la replicación ya que puede unir dos nuclotidos libres y froma un pequeño fragmento de ARN, que luego es removido por una exonucleasa y la DNA polimerasa lo reemplaza por ADN, sellando el eje azucar fosfato mediante la ligada.

     -  Pasos para la replicación del ADN.

1ª etapa: Se desenrolla y se abre la doble hélice en el punto Ori-C.

En el proceso de Duplicación del material genético o ADN de una célula Procarionte intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina REPLISOMA.

A continuación expondremos los pasos a seguir por estas enzimas durante el proceso de duplicación del ADN en una célula procarionte (estos pasos son tres)

• Primer paso: intervienen las helicasas que facilitan el desenrrollamiento de las hebras.

•  Segundo paso: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada en las hebras por la torsión en el desenrrollamiento.

•  Tercer paso: Actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras que actuaran como molde para que estas no vuelvan a enrollarse.

2ª etapa: Síntesis de dos nuevas hebras de ADN.

• Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.

• Intervienen las ADN polimerasas I y III, quienes se encargan de la replicación y corrección de errores. La que se lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III.

• Actúa la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.

La cadena 3´-5´ es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas (cadena conductora). La cadena 5´-3´ no puede ser leída directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´ y que más tarde se unen . Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.

La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (primasa). Este cebador es eliminado posteriormente.

3ª etapa: Corrección de errores.

La enzima principal que actúa como comadrona (R. Shapiro) es el ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación del material genético. Intervienen otras enzimas como: 

•  Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.
•  ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco.
•  ADN ligasas que unen los extremos corregidos.

Webgrafía:

• http://genmolecular.com
• http://www.botanica.cnba.uba.ar

Por: Sebastián Ramos.

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