Hipótesis sobre la replicación del ADN
Hay tres hipótesis sobre como se produce la replicación:
- Hipótesis conservativa:cada hebra de la molécula de ADN original sirve de molde para sintetizar una hebra hija complementaria.Las dos hebras hijas se unen entre sí y forman una nueva molécula de ADN y se guarda el original.
- Hipótesis dispersiva:La molécula de ADN original se fragmenta.Cada fragmento se replica y,posteriormente,se unen,formándose dos moléculas de ADN que tendrán,cada una,fragmentos nuevos y otros de la molécula original.
Hipótesis semiconservativa:Las cadenas de ADN se separan,y cada una sirve de molde para una nueva.Cada molécula hija tiene una cadena molde intacta y una cadena recién replicada.
La replicación está controlada por enzimas y otras proteínas de naturaleza no enzimática.
Las principales son:
-ADN-polimerasa -son los enzimas encargados de catalizar la formación de los enlaces fosfodiéster en sentido 5'-3'.En E. coli solo hay tres enzimas conocidos que puedan polimerizar nucleótidos en una cadena de ADN en crecimiento.Estos enzimas son ADN-polimerasas l,ll,lll.
-ADN-polimerasa l:se utiliza,principalmente,en el relleno de pequeños segmentos de ADN durante los procesos de reparación y de replicación.
-ADN-polimerasa ll:si la ADN-polimerasa l resulta dañado por una mutación ,puede servir como polímeros de reparación alternativa.
ADN-polimerasa lll:es el principal enzima polímeros activo durante la replicación del ADN. ---- -Helicasas:son los encargados de abrir la doble hélice.
-Topisomerasas:son enzimas cuya función es desenrollar la doble hélice de ADN.
-Primasa-es un enzima que cataliza la formación de un fragmento de ARN,llamado cebador,que iniciará la replicación.
-Proteínas SSB-son proteínas que unen las cadenas de ADN una vez separadas y evitan que se enrollen de nuevo.
-ADN-Ligasa-es un enzima que une dos fragmentos de una misma cadena.
La replicación continua y discontinua
La replicación empieza en un punto determinado del ADN,denominado origen de la replicación, y,a partir de ese punto,las dos cadenas se separan,la replicación avanza y se copian las dos hebras a la vez en ambos sentidos,es decir,es bidireccional,una cadena discurre en dirección 5'-3',mientras que la otra lo hace en dirección 3'-5'.
Todos los enzimas polímerasas conocidos añaden nucleótidos solamente en sentido 5'-3'.Esto provoca que la replicación continua es posible en la cadena molde 3'-5';en cambio,en la cadena coplementaria,la replicación se produce de forma discontinua,es decir,se van replicando pequeños fragmentos denominados fragmentos de okazaki,que luego se unen mediante una ligas.La cadena con replicación continua se llama la cadena adelantada y a la cadena sintetizada discontinua cadena retardada.
El proceso de la replicación en procariotas:-
●Inicio de la replicación:la replicación comienza en ciertas zonas donde hay una secuencia de nucleótidos conocida como origen de la replicación.Para comenzar,se necesita una pequeña cadena de ARN,sintetizada por el enzima ARN-primasa,que actúa de cebador.En la cadena retardada,se necesita para cada fragmento de Okazaki.
●Separación de las cadenas:en ella intervienen los enzimas,llamados Helicasas, que rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias,y abren así la doble hélice.Esta separación provoca superenrollamientos en las zonas vecinas,por lo que existen otros enzimas(topoisomerasas o girasas)que rebajan la tensión.
Mantenimiento de la separación de las cadenas - una vez separadas las dos cadenas,estas se mantienen abiertas gracias a la acción de unas proteínas,las SSB en procariotas y las RPA en eucariotas,que se unen a las hebras individuales.
Formación de nuevas hebras:La síntesis real de las nuevas cadenas es catalizada por los enzimas ADN-POLIMERASAS, que van añadiendo nucleótidos uno a uno.Lz zona donde tiene lugar la replicación se observa al microscopio electrónico como un -ojo- o burbuja,las cadenas forman una estructura en forma de Y,conocida como horquilla de replicación. En el proceso de la replicación, la síntesis de las nuevas cadenas siempre se produce en el sentido de la cadena de nucleótidos 5'-3',pues las polímerasas solo colocan y unen nucleótidos en ese sentido.Como la replicación solo ocurre en un sentido y las dos cadenas de ADN son antiparalelas,la otra cadena se forma de manera discontinua, es decir,se sintetizan mediante fragmentos de Okazaki.
●Terminación:Por último,hay otro enzima,ADN-LIGASA-ES, que conecta los fragmentos de Okazaki recién formados con la cadena de ADN retardada en crecimiento.
La replicación en eucariotas
La replicación en eucariotas es muy parecida a la de los procariotas,aunque presenta respecto a esta las siguientes particularidades,derivan de la mayor complejidad que tiene el material genético eucariota.
Los cromosomas de los eucariotas contienen moléculas de ADN muy largas.La replicación, se inicia en varios puntos de la cadena llamados replicones.Hay cinco tipos de ADN-polimerasas que se reparten las tareas de elongación y corrección de errores.
En los cromosomas de los organismos eucariotas,el ADN se encuentra asociada a historias, proteínas básicas que no tienen los procariotas y que se dublican durante la replicación.
El proceso de replicación del ADN se va completando normalmente hasta llegar al extremo del cromosomas,el telómero. Cuando se elimina el último ARN cebador,la hebra retardada queda incompleta,ya que la ADN-polimerasa no puede rellenar el hueco,al ser incapaz de sintetizar en dirección 3'-5'.Este hecho hace que el telómero se vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide,fenómeno que se asocia a los procesos de envejecimiento y muerte celular.
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