ADN: LA MOLÉCULA DE LA HERENCIA

REPLICACIÓN DEL ADN

La replicación es un proceso mediante el cual se sintetiza una nueva cadena o hebra de ADN a partir de una cadena complementaria. Una molécula de ADN, la cual consta de dos cadenas dará lugar a dos moléculas de ADN. Las moléculas resultantes estarán formadas por una cadena parental ( la que sirvió de plantilla) y una cadena hija.

Durante la replicación del DNA, las dos cadenas de la doble hélice se desenrollan. Cada cadena sirve de molde para la formación de la cadena complementaria.

Características de la Replicación del ADN

1.      Es necesario un origen de duplicación en la molécula del ADN.

2.      Para la síntesis de una cadena de ADN nueva se necesita una cadena plantilla o parental.

3.      Requiere de un oligonucleótido de ARN.

4.      Es bidireccional

5.      La síntesis de una cadena de ADN ocurre en dirección 5’           3’

6.      Es semiconservativa

7.      La cadena sin sentido se sintetiza en forma discontinua.

A-    La replicación del ADN es semiconservadora es decir, cada doble hélice hija contiene una cadena de la molécula original y una cadena de neosíntesis (nueva)

B-    La replicación de ADN es un proceso complejo que requiere de diversas enzimas:

1. La enzima que cataliza la formación de una nueva cadena del ADN a partir de los trifosfatos de desoxirribonucleósido es una ADN polimerasa.
2. Se requiere además de la enzima ADN helicasa para desenrollar la doble hélice y de proteínas desestabilizadoras de hélice.

Las helicasas son enzimas que rompen los enlaces de hidrógeno, los cuales unen las dos cadenas de ADN en una doble hélice. El rompimiento genera la horquilla de replicación la cual se abre hacia arriba. La acción de las helicasa produce trenzas y enrollamientos en el ADN los cuales deben ser removidos para permitir que la duplicación del ADN continúe. Las enzimas denominadas topoisomerasas pueden crear o desvanecer estas trenzas y enrollamientos. La enzima ADN girasa es un ejemplo de topoisomerasas, la cual puede inducir o remover los nudos o uniones en una cadena

 ADN polimerasa. A finales de 1950, Arthur kornberg identificó y purificó exitosamente la primera ADN polimerasa, una enzima que cataliza la reacción de duplicación del ADN. Actualmente se conocen tres ADN polimerasas en E. coli. La enzima descubierta por Kornberg fue la ADN polimerasa 1. Estas enzimas tienen tres actividades, las cuales parecen estar ubicadas en diferentes partes de la molécula:

1.      Una actividad polimerasa, la cual cataliza la cadena en crecimiento en dirección 5’    →   3’

2.      Una actividad exonucleasa 3’    →     5’, la cual remueve las bases mal apareadas.

3.      Una actividad exonucleasa 5’    →    3’ la cual degrada la doble hebra de ADN.

Posteriormente fueron identificadas dos polimerasas adicionales en E. coli la ADN polimerasa II y la ADN polimerasa III. La polimerasa II puede participar en la reparación de los daños del ADN mientras que la polimerasa I como la polimerasa III están involucradas en la duplicación del ADN.

C- La síntesis del DNA siempre procede en dirección  5’       →    3’  Para esto se necesita que la síntesis de una de las cadenas sea discontinua, es decir que ocurra en fragmentos cortos, llamados fragmentos de Okasaki. La cadena opuesta se duplica en forma continua.

La ADN polimerasa sintetiza cadenas nuevas solamente en la dirección 5’   →    3’ La cadena  sentido se sintetizará continuamente en dirección de la horquilla de duplicación. Debido a la naturaleza antiparalela de la molécula de ADN una cadena retrasada o sin sentido se sintetizará en forma discontinua en dirección contraria a la horquilla de duplicación. A medida que se abre la horquilla de replicación y expone una nueva sección de la plantilla de la cadena sin sentido se iniciará la síntesis  de un nuevo fragmento hasta que este sea detenido por el fragmento precedente. Los oligonucleótidos para la síntesis discontinua de la  cadena sin sentido son sintetizados por la primasa. Los oligonucleótidos son extendidos por la ADN polimerasa para producir los fragmentos denominados fragmentos de Okazaki.

D-La replicación del DNA es bidireccional, iniciando en un punto denominado origen de replicación y procediendo en ambas direcciones desde dicho punto.

 Diferencias entre la Replicación de Procariotas y Eucariotas

Procariotas	Eucariotas
Un origen de replicación	Varios orígenes de replicación
Tarda menos tiempo	Requiere más tiempo
Polimerasas I, II, III	Polimerasas a, β, l,