Duplicacion Del ADN

Duplicación de la molécula de ADN y síntesis en el laboratorio.

-. La duplicación del ADN o replicación, en la cual se copia el ADN progenitor en moléculas hijas idénticas al ADN progenitor.

Se dieron muchas hipótesis sobre como se dupllicaba el ADN hasta que Watson y Crick propusieron la hipótesis semiconservativa (posteriormente demostrada por Meselson Y Stahl en 1957), según la cual, las nuevas moléculas de ADN formadas a partir de otra antigua, tienen una hebra antigua y otra nueva.

- MECANISMO DE DUPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIONTES

Hay que recordar que el ADN es cerrado y circular y ocurre en tres etapas:

1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c.

Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, cuyo conjunto se denomina replisoma.

• Primero: intervienen las helicasas que facilitan en desenrrollamiento

• Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.

• Tercero: actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.

2ª etapa: síntesis de dos nuevas hebras de ADN.

• Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.

• Intervienen las ADN polimerasa I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III

• Actuá la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.

3ª etapa: corrección de errores.

La enzima principal es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como:

• Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.

• ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco.

• ADN ligasas que unen los extremos corregidos

- Duplicación del ADN en eucariotas

Es similar a la de los procariontes, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos de Okazaki. Se inicia en la burbujas de replicación (puede haber unas 100 a la vez).

Intervienen enzimas similares a los que actúan en las células procariontes y otros enzimas que han de duplicar las histonas que forman parte de los nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora.

DUPLICACION DEL ADN:

La Duplicación del ADN

La información genética de cualquier célula se encuentra, pues, en su ADN y no es más que la secuencia de las distintas bases nitrogenadas dispuestas a lo largo del esqueleto de dicha molécula. Pero ¿cómo se transmite la información genética a las generaciones sucesivas?

Cuando una célula se divide y da como resultado dos células hijas, cada una de éstas recibe una molécula de ADN idéntica a la de la célula madre. En consecuencia, una molécula de ADN ha de duplicarse durante la división celular, generando una copia idéntica a ella, es decir, con la misma secuencia de bases.

Cuando Watson y Crick desvelaron que la estructura del ADN estaba formada por dos hélices complementarias (es decir, emparejadas), comprendieron enseguida que esta misma estructura sugería un modelo para su duplicación. Durante la duplicación, las dos hebras del ADN se separan gradualmente formando la horquilla de replicación; cada hebra hace de plantilla para la síntesis de una nueva cadena complementaria, ateniéndose a la regla de que una adenina siempre ha de emparejarse con una timina, y una citosina con una guanina.

La enzima responsable de la síntesis del ADN es la ADN polimerasa, que empareja cada base complementaria. La síntesis se produce siempre en la misma dirección, del extremo 5' al extremo 3' de la hebra plantilla; cuando la doble hélice se abre para que cada una de sus hebras pueda servir de plantilla, cada una de ellas posee una dirección opuesta a la de la otra; de este modo, la síntesis de las nuevas hélices hijas se produce simultáneamente sobre las dos hélices plantilla: cada una en dirección opuesta a la otra. Se forman así dos moléculas hijas idénticas, constituida cada una por una hélice antigua, usada como plantilla, y una hélice nueva sintetizada. Este tipo de duplicación se denomina semiconservativa porque la doble hélice hija conserva sólo una de las dos hebras de la molécula madre.

En la actualidad es posible observar, mediante el microscopio electrónico, las horquillas de replicación previstas por el modelo semiconservativo elaborado por Watson y Crick, es decir, los puntos en que la doble hélice se abre para que se produzca la síntesis; de hecho, se constata que la duplicación de la molécula de ADN se produce simultáneamente en las dos direcciones opuestas con dos horquillas de replicación.

En las células procariotas, con ADN circular, la duplicación del ADN se inicia en un único punto de origen y continúa en las dos direcciones hasta que las dos horquillas de replicación se encuentran. En las células procariotas, en las que la cantidad de ADN es superior, la duplicación se inicia en varios puntos dispersos en la molécula, cada uno de los cuales actúa como origen de una replicación que procede en ambas direcciones. De hecho, el proceso de síntesis del ADN, es decir, la velocidad a la que avanza la horquilla de replicación, es de unas 2.600 copias de bases por minuto; en una célula eucariota, si la duplicación de todo el ADN se hubiera de producir a partir de un único punto de origen como en las células procariotas, el tiempo necesario para ello resultaría excesivo. Los puntos de origen de la replicación del ADN en las células eucariotas son numerosísimos. Además de la ADN polimerasa, en el proceso de duplicación del ADN intervienen otras enzimas, como por ejemplo la helicasa, que "desenrolla" la parte de la doble hélice que ha de abrirse para que se inicie la replicación.

Cada organismo vivo viene definido por la información genética contenida en su ADN, es decir, por una secuencia particular de cuatro bases distintas. Para desempeñar este papel primordial, el ADN ha de poseer en consecuencia características especiales: la principal es que puede contener una gran cantidad de información en un volumen muy pequeño; piénsese que todas las informaciones necesarias para construir el cuerpo humano están contenidas en una molécula de unos dos metros de longitud; además, el ADN es una molécula muy estable en comparación con las proteínas o con otras biomoléculas celulares, ya que, de hecho, su desnaturalización, separándose en las dos hélices complementarias, sólo se produce en condiciones extremas, como las de temperaturas elevadas, que se sitúan en torno a los 90-100 ºC.

- La duplicación del ADN

Para que una especie no se extinga los individuos deben reproducirse, con el fin de engendrar nuevos seres. De la misma manera, para que una célula pueda dividirse es necesario que primero duplique su material genético y así poder garantizar la misma dotación cromosómica a las células hijas. El modelo de la doble hélice de Watson y Crick permitió explicar cómo las moléculas de ADN pueden copiarse, es decir, replicarse y dar una molécula idéntica al molde o patrón.

Hipótesis de la duplicación del ADN

• Hipótesis semiconservativa: formulada por Watson y Crick. En una doble hélice cada hebra servirá de molde y, mediante la complementariedad de bases, se formará una hebra copia de cada hebra molde, quedando al final dos dobles hélices formadas por una hebra antigua (molde) y una hebra nueva (copia). En 1957, experimentos realizados por Meselson y Stahl confirmaron esta hipótesis.

• Hipótesis conservativa: tras la duplicación quedan dos hebras antiguas y dos hebras nuevas formando una doble hélice.

• Hipótesis dispersa: se propone que las hebras están formadas por fragmentos distintos de ADN antiguo y ADN recién sintetizado.

El crecimiento de las nuevas hebras

• La ADN-polimerasa:

El estudio in vitro de la duplicación del ADN fue posible gracias al aislamiento de la enzima ADN-polimerasa por Kornberg. Esta enzima es incapaz de iniciar una cadena de novo; requiere la presencia de un extremo libre del carbono 3' de un nucleótido, para poder ir añadiendo los nucleótidos nuevos. Este extremo 3' libre lo aporta el cebador o «primer», que es una porción pequeña de nucleótidos complementaria al extremo de la cadena patrón. Por tanto, la cadena naciente siempre crecerá en el sentido 5'3'. El primer nucleótido de la cadena nueva tiene un extremo 5' libre; se irán añadiendo nucleótidos a los extremos 3' libre y se irán formando los enlaces fosfodiester 3'5', de forma que el último nucleótido tendrá libre el carbono 3'.

Los nucleótidos se añadirán siguiendo las reglas de la complementariedad de bases, de manera que la nueva hebra sintetizada será antiparalela y complementaria a la patrón.

• La duplicación del ADN in vivo:

Estudios realizados con bacterias comprobaron que el cromosoma bacteriano tenía un origen de replicación, un punto en el ADN circular donde se iniciaba la síntesis de las hebras nuevas. Este punto se encontraba en una burbuja de replicación, donde se abría la doble hélice, y formaba

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