Adn La Molecula De La Vida

SINTESIS O DUPLICACIÓN DEL ADN

Molécula de la vida.

El ADN es la molécula de la herencia en todos los organismos vivos (procariontes y eucariontes). Sin embargo, en el caso de los virus, el material genético puede ser ADN o ARN.

Todos los ADN están formados por dos muy largas cadenas helicoidales de bases nitrogenadas, que son:

A : adenina

G : guanina

T : timina

C : citosina

Estas bases se encuentran enrolladas a lo largo de un eje común. Las dos hebras de la doble hélice están dispuestas en direcciones opuestas, es decir, mientras una tiene dirección 5´  3´ la otra tiene dirección 3´  5´.

Ejemplo de una molécula de ADN: 5´ ACTCGGAATGC 3´

3´ TGAGCCTTACG 5´

Las dos cadenas permanecen juntas por enlaces de hidrógeno entre los pares de bases:

- Adenina siempre se aparea con Timina (unidas por dos enlaces de hidrógeno)

- Guanina está siempre apareada con Citosina (unidas por tres enlaces de hidrógeno).

De esto se desprende que una de las hebras de la molécula de ADN es la complementaria de la otra.

Toda la información genética o de la herencia es codificada por una secuencia precisa de bases a lo largo de la hebra de ADN.

La mayoría de las moléculas de ADN tienen la característica de ser circulares.

Además el eje de la doble hélice de un ADN circular puede girar en sí mismo, formándose una superhélice. Esta estructura recibe el nombre de ADN sobreenrrollado, que es una forma más compacta que una molécula relajada (sin giro sobre su propio eje).

ADN relajado ADN sobrenrollado

Durante el proceso de duplicación de la molécula de ADN, lo primero que debe ocurrir es el desenrollamiento del ADN sobrenrollado y luego las dos hebras del ADN son separadas para que se pueda sintetizar una nueva molécula de ADN. Cada hebra padre actúa como patrón para la formación de la nueva hebra complementaria.

Experimento para probar que el ADN es el material genético.

Meselson y Stahl, en 1958, comprobaron que la duplicación del ADN es semi-conservativa, esto quiere decir, que cada molécula hija recibe una de las hebras del ADN padre.

Los investigadores crecieron bacterias en un medio que contenía N-15 (nitrógeno 15; un isótopo de nitrógeno) y luego las bacterias fueron transferidas a un medio con N-14 (nitrógeno 14; el isótopo normal de nitrógeno), después ellos analizaron el ADN extraído en cada generación obtenida (es decir, extrajeron el ADN después de los ciclo reproductivo). Los resultados indicaron que el ADN de las bacterias crecidas con N-15 estaban marcadas con N-15. En la generación siguiente, después de ser transferidas al medio que contenía N-14, ellos obtuvieron un ADN híbrido, marcado tanto con N-14 como con N-15. Y en la siguiente generación encontraron una mezcla de dos tipos de ADN; una molécula de ADN marcada con N-14 y la otra molécula correspondió a un ADN híbrido (mezcla de N-14 y N-15)

Si tenemos que N-15 =  y N-14 = ▌

Generaciones

0 1 2

 ▌ ▌ ▌ ▌▌ ▌▌ ▌

 ▌ ▌ ▌ ▌▌ ▌▌ ▌

 ▌ + ▌ ▌ + ▌▌ + ▌▌ + ▌

 ▌ ▌ ▌ ▌▌ ▌▌ ▌

 ▌ ▌ ▌ ▌▌ ▌▌ ▌

doble hebra de ADN 2 ADN marcado con 2 ADN marcados con N-14 y N-15

marcada con N-15 N-14 y N-15 2 ADN con N-14

Figura 1. Esquema del experimento de Meselson y Stahl demostrando que la duplicación es semi-conservativa.

Requerimientos para la duplicación del ADN.

En todos los organismos los requerimientos generales para la síntesis de ADN son los mismos:

- una hebra de ADN como molde, en otras palabras una sección de ADN que será copiado.

- la enzima encargada de copiar el ADN, llamada ADN polimerasa.

El proceso de síntesis puede ser resumido como sigue:

Mg+2

d (NMP)n + d NTP d (NMP)n+1 + PPi

ADN polimerasa

donde d NTP es el deoxirribonucleósido trifosfato y d (NMP)n se refiere a un polímero de n deoxirribonucleotidos. El pirofosfato (PPi) generado por la reacción anterior es hidrolizado a fosfato inorgánico conduciendo la reacción hacia la derecha ( PPi 2Pi) .

Enzimas que participan en la duplicación.

En procariontes.-

La duplicación es un proceso complejo en la que participan muchas proteínas. En bacterias, como E.coli, existen 3 polimerasas (Tabla I) y una ADN ligasa.

- ADN polimerasa I.

Es una de las enzimas que es capaz de catalizar la síntesis

de ADN.

Posee una sola cadena polipetídica de 109 kDa.

Contiene un átomo de zinc como cofactor.

Esta enzima sintetiza en la dirección 5´-->3´ ( ver fig. 2).

Todas las ADN polimerasas poseen una actividad exonucleasa; esto corresponde a la actividad de hidrolizar el ADN de hebra simple, removiendo deoxirribonucleotidos terminales desde el extremo 3´ (actividad exonucleasa 3´ 5´) o desde el extremo 5´ (actividad exonucleasa 5´ 3´).

- ADN polimerasa II

Esta enzima sintetiza ADN en forma similar a la ADN polimerasa I, pero no tiene actividad exonucleasa 5´ 3´.

-ADN polimerasa III

La enzima esta compuesta por lo menos por 10 subunidades. Todas las subunidades son requeridas para que la enzima exprese su actividad total. Esta enzima es la responsable de la síntesis de ADN en E.coli.

Tabla I. ADN polimerasas de E. coli.

Polimerasa

Mr (kDa)

Moléculas por célula

Base sintetizada por segundo

Dirección a) polimer.

b) exonucl.

I

109

400

16-20

a) 5’ 3’

b) 3’ 5’

y 5’ 3’

II

120

17-100

2-5

a) 5’ 3’

b) 3’ 5’

III

180

10

250-1000

a) 5’ 3’

b) 3’ 5’

y 5’ 3’

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