Unidad: Información Genética y Proteínas Profesor José De La Cruz Martínez Profesora Belkis Wandersleben Wegner

Replicación o duplicación del ADN Primera etapa para la transmisión de la información genética. Implica que el ADN es capaz de duplicarse de manera de obtener dos moléculas iguales a partir de la molécula inicial que puede ser transportada por los gametos hasta la fecundación para luego ser utilizada por el nuevo individuo. Se conocen distintos modelos de replicación de ADN

CONSERVATIVO

DISPERSIVO

SEMICONSERVATIVO Luego del descubrimiento de la estructura del ADN, en 1957, dos biólogos moleculares americanos, Matthew Stanley Meselson y Frank Stahl demostraron que este se replica de una manera semiconservativa, es decir que la nueva cadena se sintetiza utilizando una de las hebras preexistentes como molde. Las moléculas de ADN “hijas” están formadas por una cadena nueva y una original que sirve como molde.

SEMICONSERVATIVA

En la replicación participan varias enzimas. Para que esto ocurra, la célula debe “abrir” la doble cadena de ADN en una secuencia específica denominada origen de replicación (en bacterias) o secuencia de replicación autónoma (en eucariotas) y copiar cada cadena.

Topoisomerasa Las topoisomerasas: Son enzimas capaces de actuar sobre la topología del ADN, ya sea enredándolo para permitir que se almacene de manera más compacta o desenredándolo para que controle la síntesis de proteínas y para facilitar la replicación del mismo. Estas enzimas son necesarias debido a los inherentes problemas causados por la configuración estructural del ADN.

Helicasa La helicasa es una enzima vital en los seres vivos ya que participa en los procesos de transcripción, recombinación y reparación del ADN, y de biogénesis de ribosomas. Su misión es romper los puentes de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas, haciendo así posible que otras enzimas puedan copiar la secuencia de la hebra molde.

En el ADN eucarionte se producen muchos desenrollamientos, abriéndose la doble hebra en forma de horquilla o Y, donde comienza la síntesis. La principal enzima que cataliza la replicación es la ADN polimerasa sintetizando una nueva cadena de ADN. Para esto utiliza como molde una de las hebras y un segmento corto de ADN, al que se le agregan los nuevos nucleótidos. ADN Polimerasa

Asimetría: La ADN primasa fabrica cortos segmentos de ARN complementarios al ADN original, llamados cebadores (10 nucleótidos) a los que se unen los desoxirribonucleótidos, puesto que la ADN polimerasa no puede iniciar una síntesis por sí sola, sólo puede crecer agregando nucleótidos a un extremo 3 libre en el sentido 5’ – 3’ tomando como molde la cadena preexistente.

5´ 3´

La otra hebra se sintetiza por segmentos denominados fragmentos de Okazaki. Éstos se sintetizan en dirección 5’ → 3’ a partir de cebadores de ARN que después son eliminados. Los fragmentos de Okazaki se unen entre sí mediante la ADN ligasa completando la nueva cadena. A medida que se van sintetizando las hebras y uniendo los fragmentos, se origina la doble hélice, así al finalizar el proceso se liberan dos moléculas idénticas de ADN, cada una con una hebra antigua y una recién sintetizada.

La doble hélice, está formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas o antiparalelas. La ADN polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3’ de la cadena en crecimiento La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. Sin embargo, introduce en promedio, un error cada 10 7 nucleótidos incorporados. Tiene, además, la capacidad de corregir sus propios errores, ya que puede degradar ADN que acaba de sintetizar.

Fidelidad de la replicación A pesar de la alta velocidad del proceso, este es altamente eficiente, pues muchos errores de la replicación son corregidos. Los puntos de control constatan que los procesos de cada fase del ciclo celular se hayan completado con precisión: G1: chequea las condiciones para su división, revisando tamaño y estado del ADN. S: tiene lugar la replicación.

G2: Reparación de los errores que pudieran haber ocurrido durante la replicación. Si han sido muchos los errores la etapa se alarga hasta que el ADN esté en condiciones de continuar el ciclo celular. Durante esta etapa, varios puntos de control evalúan los daños del ADN que se detectan mediante sensores. Una vez detectado el daño se envía una señal para detener el ciclo celular y reparar el daño. Cuando no es posible reparar el daño se marca la célula para su posterior destrucción.

La reparación del ADN es un proceso permanente en la célula, indispensable para su sobrevivencia, protegiendo al genoma de daños y mutaciones. En las células humanas lo factores ambientales como las reacciones metabólicas pueden causar daños con una tasa de lesiones de moléculas por célula diariamente. Cuando una cadena solamente es afecta al daño, la otra sirve como base para guiar la corrección.

La reparación del daño se puede conseguir mediante alguno de estos mecanismos: Inversión directa del daño: se activan varios mecanismos para invertir daños específicos. Las enzimas que hacen estas reparaciones no necesitan una cadena normal para hacer la reparación. Reparación por escisión: eliminan el nucleótido dañado y lo reemplazan por otro no dañado que se encuentra en la cadena complementaria.

Los errores de replicación que no son detectados constituyen una fuente importante de variación genética: las mutaciones. Los efectos de la mutaciones tienen relación con el tipo de organismo y las condiciones que los rodean, algunas mutaciones pueden ser favorables, otras desfavorables y muchísimas neutras, producto del hecho de que el código genético sea degenerado.