Replicacion, Traduccion Y Transcripcion

Introducción

Los organismos multicelulares complejos están compuestos de diferentes tejidos cuyas características individuales dependen de las proteínas específicas expresadas por sus tipos celulares. La diferenciación, el desarrollo y la funcionalidad de los tejidos específicos dependen del conjunto de proteínas selectivamente expresadas por cada célula. Estas proteínas expresadas en forma diferencial pueden funcionar como componentes estructurales de las células, enzimas reguladoras del metabolismo, factores de transcripción, receptores celulares, componentes intracelulares de señalización, etc.

La expresión incorrecta de tales proteínas, su expresión en lugares equivocados, a destiempo, o la producción en cantidades anormales de proteínas específicas o de proteínas de función anómala subyace a toda patología celular de base genética.

Por consiguiente el conocimiento de los mecanismos de regulación de la expresión proteica en eucariontes contribuirá al conocimiento de las bases moleculares de diversas patologías.

Replicación

La replicación del DNA es el proceso por el cual la información contenida en el DNA es perpetuada.

La replicación del DNA es semiconservadora. Cada Cadena de DNA actúa como molde para la síntesis de una nueva cadena. El resultado son dos moléculas de DNA nuevas, cada una con una cadena nueva y otra vieja.

Este proceso se denomina replicación semiconservadora. La síntesis del DNA progresa invariablemente en dirección 5'→ 3‘y por lo tanto es semidiscontinua. La replicación empieza en un punto de origen y normalmente avanza de forma bidireccional formando una doble horquilla. La replicación es muy precisa, tiene lugar con un grado extraordinario de fidelidad. El DNA es sintetizado por DNA polimerasas. Se conocen numerosos tipos de Polimerasas tanto en procariotes como en eucariotes, pero su mecanismo de acción es similar en todos los casos: todas ellas actúan sintetizando una doble cadena complementaria a la doble cadena de DNA preexistente y todas ellas requieren un cebador inicial, cadena corta de RNA, para poder proceder a la síntesis de DNA.

En células humanas se ha calculado que esta velocidad de incorporación es solamente de ~100 pares de bases por segundo y por horquilla. El genoma humano contiene 3x109 pares de bases y debe replicarse en 8 horas, tiempo en el cual podrían replicarse apenas 3x106 pares de bases. Este cálculo sugiere que el genoma humano debe tener un mínimo de 1000 horquillas de crecimiento durante la replicación.

Sin embargo, cálculos más precisos, usando métodos autoradiográficos, han indicado que el genoma humano contiene entre 10,000 y 100,000 replicones, cada uno de los cuales se replica independientemente durante una parte de las 8 horas requeridas para la replicación del genoma en su totalidad.

La replicación del DNA consiste en la síntesis de nuevas copias de DNA a partir de un molde preexistente. La replicación ocurre una sola vez en la vida de la celula, antes de la división celular; es un proceso rápido y exacto, con mecanismos de reparación eficaces y está siempre se da en la dirección 5’ a 3’. La replicación es semiconservadora, cada hebra de una cadena doble de DNA sirve de molde para la síntesis de una hebra complementaria.

El origen de la replicación

Los orígenes de replicación son los puntos fijos, situados en la doble hélice de DNA, a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla.

La cantidad de DNA que se puede sintetizar a partir de un único origen de replicación se denomina replicón o unidad funcional de replicación. El genoma bacteriano es un replicón único circular.

DNA Polimerasas

La replicación del DNA se lleva a cabo mediante enzimas conocidas con el nombre de DNA polimerasas dirigidas por DNA o simplemente como DNA polimerasas.

Estas enzimas utilizan el DNA de hebra sencilla como molde sobre el que catalizan la síntesis de la hebra complementaria, a partir de los desoxinucleósidos trifosfato adecuados.

Los nuevos nucleótidos se seleccionan por su capacidad para aparearse, según la complementariedad demostrada por Watson y Crick, con las bases de la molécula molde, de modo que la hebra recién sintetizada forma una doble hélice con la hebra molde.

Todas las DNA polimerasas pueden añadir el nucleótido aportado por un desoxinucleósido trifosfato únicamente al grupo 3'-OH libre de un polinucleótido preexistente, que tiene sus bases apareadas, de forma que la hebra de DNA se extienda sólo en la dirección 5‘ a 3'.

Después de añadir un nucleótido a la cadena de DNA en crecimiento, la DNA polimerasa se disocia o bien se traslada a lo largo del molde y después debe reasociarse nuevamente para añadir otro nucleótido.

El proceso es notablemente más rápido si la polimerasa añade nucleótidos sin disociarse del molde. El número medio de nucleótidos añadidos antes de que la poIimerasa se disocie, define su procesividad.

Las DNA polimerasas muestran una gran variación en esta propiedad; algunas solo añaden unos pocos nucleótidos antes de disociarse, mientras que otras añaden muchos millares.

La necesidad de que la Polimerasa se disocie y luego deba reasociarse nuevamente al molde de DNA, limita la velocidad global de polimerización, lo cual no es compatible con los tiempos dedicados a la síntesis de DNA, tanto en procariotes como, sobre todo, en eucariotes, por lo cual se sabe que existen cofactores cuya labor es aumentar la procesividad de la enzima.

Replicación discontinua

En el momento de la replicación de DNA, la doble hélice debe abrirse, actividad que es realizada por la enzima Helicasa, que rompe los puentes de hidrógeno que unen las hebras de DNA formándose así la horquilla de replicación,

A medida que la helicasa va separando la doble cadena, se deben ir replicando las nuevas cadenas, para esto se debe empezar con un fragmento de RNA, llamado RNA cebador.

Para iniciar la nueva cadena de DNA, en la dirección continua, los nuevos desoxirribonucleótidos se añaden en dirección 5' → 3‘ sin ningún problema, pero la otra cadena, cadena discontinua o retrasada, se encuentra en sentido contrario, por la condición de antiparalelismo que el DNA posee, por lo que el mecanismo debe ser diferente.

DNA Síntesis. Hebra Retardada

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