ADN

NÚCLEO Y SUS COMPONENTES

ADN  Cada molécula de ADN (acido desoxirribonucleico) esta formada por dos largas cadenas de nucleótidos que se disponen en forma helicoidal, estructura conocida como doble hélice.  En las cadenas de ADN, la unidad estructural o monómero es el nucleótido, el cual esta constituido por:  un grupo fosfato (1),  un azúcar de cinco carbonos (pentosa), llamada desoxirribosa (2) y  una base nitrogenada (3).  Existen cuatro clases de bases nitrogenadas, que se diferencian entre si en sus características químicas:  adenina (A),  guanina (G),  timina (T) y  citosina (C).  Adenina y guanina son bases púricas; en cambio, timina y citosina son bases  pirimídicas.

DEL CROMOSOMA AL ADN

ORGANIZACIÓN DEL ADN  Se encuentra asociado a un conjunto de proteínas globulares llamadas histonas (1). El empaquetamiento ordenado de la molécula de ADN depende de las histonas, pues sobre ellas se enrollan las dos hebras formando estructuras globulares, los nucleosomas (2), que le confieren un aspecto de collar de perlas.  El complejo generado por la combinación de histonas y ADN se denomina cromatina (3).  Dependiendo del grado de compactación de la cromatina, es posible diferenciarla en dos estados: heterocromatina y eucromatina. La primera es la forma mas compactada en que se organiza la cromatina y frecuentemente esta adherida a la membrana nuclear. Por su parte, la eucromatina se encuentra en un estado descondensado y disperso en el nucleoplasma.

ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA

ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA  Los cromosomas de células eucariontes están formados por dos brazos, cromátidas (5), unidos por una estructura, centrómero (6).  Esta región participa en la segregación o separación de las cromátidas de los cromosomas durante el proceso de división celular. En el centrómero se encuentra una estructura proteica denominada cinetocoro que es fundamental para realizar dicha separación.  En los extremos de cada brazo se encuentran los telómeros (7), que son secuencias de ADN especificas que cumplen una función relacionada con el mantenimiento de la longitud de los cromosomas durante la duplicación del material genético, así como en la adhesión a zonas especificas de la membrana nuclear.  Cromosomas homólogos  Célula Diploide  Célula Haploide

TIPOS DE CROMOSOMAS SEGÚN SU POSICIÓN DEL CENTRÓMERO

REPLICACIÓN DEL ADN

Veamos rápidamente el ciclo celular Fase G1: Fase de crecimiento celular. Fase G2: la célula ya duplicó su material genético, y se prepara para la mitosis. Fase M: fase de división propiamente dicha. Fase S: fase de síntesis.

Cuando hablamos de replicación del ADN, se mencionan tres características:  Semiconservativa  Bidireccional  Discontinua o Asimétrica

CONSERVATIVA Cuando el ADN doble hélice se replica se producen dos dobles hélices, una tiene las dos hebras viejas (se conserva) y la otra doble hélice posee ambas hebras nuevas.

DISPERSIVA El ADN doble hélice se rompe y origina dos dobles hélices, cada una de ellas con hebras que poseen precursores viejos y nuevos en diferentes proporciones.

SEMICONSERVATIVA  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 Las dos dobles hélices recién sintetizadas poseen una hebra vieja (una mitad vieja) y otra hebra nueva (mitad nueva).

REPLICACIÓN DEL ADN  La replicación del DNA se define como un proceso activo, enzimático, en el cual se sintetiza una hebra de DNA a partir de un molde de DNA previo. Para que este proceso ocurra se requieren los siguientes elementos: 1. Una hebra de DNA molde 2. El pool enzimático para la replicación del DNA.

 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.

ENZIMAS

ETAPAS DE LA REPLICACIÓN 1.- Iniciación:  La topoisomerasa, helicasa y las SSBP se unen a una secuencia consenso (secuencias en el DNA que son señales para las enzimas) en el DNA llamado Origen de la Replicación. La topoisomerasa desenrolla la hebra, la helicasa rompe los puentes de hidrógeno y las SSBP estabilizan las dos cadenas de DNA monocatenario obtenidas.

Elongación: a.Cadena continua (síntesis 5’  3’): La RNA primasa sintetiza un primer o RNA cebador (o partidor), que es un RNA de nucleótidos que se unen de manera complementaria a la cadena molde. Desde este partidor la DNA polimerasa III comienza la replicación en sentido 5’  3’, hasta llegar a la zona de término. Mientras tanto, la DNA polimerasa I retira el primer y sintetiza en su lugar DNA. La DNA ligasa sella las uniones de estos fragmentos de DNA y la DNA polimerasa II busca posibles errores en la replicación, para repararlos.

b. Cadena discontinua (síntesis 3’  5’):  Como la DNA polimerasa III puede sintetizar solo en sentido 5’  3’, y la hebra molde discontinua brinda una polarización 3’-5’, la RNA primasa sintetiza una serie de primers intercalados, para que entre ellos se genere un sentido 5’-3’.  La DNA polimerasa III sintetizará DNA entre los primers. Posteriormente la DNA polimerasa I retirará los primers, quedando una apariencia “fragmentada” o discontinua de la nueva hebra. Dichos fragmentos de DNA neosintetizados son conocidos como Fragmentos de Okazaki. La DNA polimerasa I llega el espacio entre los fragmentos de Okazaki, la DNA ligasa crea los enlaces 5’  3’ fosfodiester correspondientes y la DNA polimerasa II revisa los posibles errores, y los corrige.

3. Terminación:  Al momento de que el replisoma (pool de enzimas antes descritas) se encuentra con las secuencias de terminación (cerca del origen de la replicación, corriente arriba), las enzimas se liberan, quedando dos moléculas de DNA exactamente iguales.