Duplicando el Código de la Vida
Descubre el Mundo del ADN
Importancia de la División Celular
- La meiosis, necesaria para la formación de gametos en la reproducción sexual, son los motores detrás de la perpetuación de la vida.
Sin embargo, ninguna de estas etapas sería posible sin la fiel replicación del ADN.
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¿Qué es la Replicación del ADN?
Si bien, es el pilar sobre el cual se erige el crecimiento, la reparación de tejidos y la continuidad de la vida. Sin este intrincado proceso, la herencia genética, portadora de la información codificada en el ADN, no podría transmitirse de generación en generación.
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Características
Semiconservativa: La replicación del ADN sigue el principio de semiconservación, lo que significa que cada molécula hija conserva una cadena de la molécula madre original y se sintetiza una nueva cadena complementaria.
Bidireccional: La replicación ocurre simultáneamente en ambas direcciones a partir de un punto de origen de replicación, lo que forma una horquilla de replicación.
Direccionalidad de síntesis: La síntesis de nuevas cadenas de ADN siempre ocurre en la dirección 5' a 3', y la ADN polimerasa solo puede agregar nucleótidos al extremo 3' de la cadena en crecimiento.
Necesidad de cebadores: La ADN polimerasa no puede iniciar una cadena de ADN desde cero, requiere un cebador corto de ARN para comenzar la síntesis.
Revisión y corrección: Las ADN polimerasas pueden corregir errores durante la síntesis eliminando nucleótidos incorrectos y reemplazándolos con los correctos.
Compacidad post-replicación: Después de la replicación, las nuevas cadenas de ADN se compactan primero en forma de cromatina y luego en forma de cromosomas, preparándose para la próxima división celular.
El ADN
Fases de la Replicación
Iniciación
La replicación comienza en los puntos específicos llamados "orígenes de replicación". La helicasa, una enzima, rompe las uniones entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas de ADN, abriendo la doble hélice. Proteínas de unión a cadena simple se unen a cada cadena para evitar que se vuelvan a unir. Durante este proceso, las topoisomerasas ayudan a aliviar los superenrollamientos que podrían dañar el ADN
Elongación
Después de la iniciación, las ADN polimerasas utilizan las cadenas simples de la molécula madre de ADN para sintetizar nuevas cadenas de ADN en dirección 5' → 3'. La ADN primasa proporciona una secuencia corta de ARN llamada "cebador". En la cadena adelantada, la ADN polimerasa procede normalmente, mientras que en la cadena rezagada, sintetiza fragmentos de Okazaki. La ADN ligasa une estos fragmentos, completando la cadena rezagada.
Terminación
Cuando el genoma está completamente duplicado, las ADN polimerasas eliminan los últimos cebadores, y la ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki restantes. Ahora se tienen dos dobles hélices de ADN, listas para el inicio de una nueva división celular. Es importante destacar que las hebras parentales tienen direcciones opuestas (3' a 5' y 5' a 3'), lo que resulta en una replicación continua en la hebra conductora y una replicación discontinua en la cadena retardada.
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Fragmentos de Okazaki
Formación de Cebadores:
En la cadena rezagada, la ADN primasa sintetiza pequeñas secuencias de ARN llamadas "cebadores" o "primers". Estos cebadores proporcionan el punto de inicio para la síntesis de los fragmentos de Okazaki.
Síntesis de Fragmentos de Okazaki:
La ADN polimerasa comienza a sintetizar el fragmento de Okazaki utilizando el cebador de ARN como punto de partida.
A medida que la ADN polimerasa avanza en la cadena rezagada, sintetiza un fragmento de ADN en dirección 5' a 3'. Estos fragmentos son relativamente cortos, generalmente de 1000 a 2000 nucleótidos de longitud.
Repetición del Proceso:
Mientras la horquilla de replicación avanza, se sintetizan múltiples fragmentos de Okazaki en la cadena rezagada.
Cada fragmento comienza con su propio cebador de ARN y se extiende hasta encontrar el fragmento anterior.
Eliminación de Cebadores:
Una vez que se completa la síntesis de los fragmentos de Okazaki, los cebadores de ARN ya no son necesarios.
La ADN polimerasa o una enzima especializada elimina los cebadores de ARN.
Unión de Fragmentos:
La ADN ligasa entra en acción para unir los fragmentos de Okazaki y formar una cadena continua en la hebra rezagada.
La ADN ligasa cataliza la formación de enlaces fosfodiéster, conectando los fragmentos y creando una cadena continua de ADN.
Enzimas Claves
El ADN
Enzimas Claves
ADN helicasa
Rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de la doble hélice de ADN, desenrollando y separando las dos hebras. Esto crea la horquilla de replicación, donde ocurre la síntesis de nuevas cadenas.
ARN primasa
Sintetiza cebadores cortos de ARN en la cadena de ADN, proporcionando un punto de inicio para la ADN polimerasa. Los cebadores son esenciales para iniciar la síntesis de nuevas cadenas de ADN.
ADN polimerasa
Cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos para construir nuevas cadenas de ADN. Algunas características clave son:
Dirección de síntesis: Siempre sintetiza en dirección 5' a 3'.
Requiere molde: Necesita una cadena de ADN existente como molde.
Extensión continua (cadena conductora): En la cadena adelantada, la síntesis es continua.
Replicación discontinua (cadena retardada): En la cadena rezagada, sintetiza fragmentos de Okazaki.
ADN ligasa
Une los fragmentos de Okazaki durante la replicación discontinua. Cataliza la formación de enlaces fosfodiéster, conectando los fragmentos de ADN y eliminando los cebadores de ARN.
ADN Topoisomerasa
Resuelve los superenrollamientos en la doble hélice de ADN que surgen durante la replicación. Puede relajar o enrollar más la hélice para facilitar la acción de otras enzimas.
Estas enzimas trabajan en conjunto para coordinar la replicación del ADN, asegurando que la información genética se copie de manera precisa y completa durante la división celular. Cada enzima desempeña un papel específico y es crucial para mantener la integridad del genoma.
