Replicación del ADN

Definitions & Key takeaways

DNA replication is the process by which a DNA molecule is copied into two identical DNA molecules. This process is essential to ensure the accurate transmission of genetic information from one generation to the next.

DNA replication occurs in three main steps: initiation, elongation, and termination. Initiation involves the unwinding of the DNA molecule, and it happens thanks to DNA helicase and topoisomerase enzymes. Next, elongation consists of making RNA primers by RNA primase and synthesizing the DNA leading strand by DNA polymerase. In termination, converging replication forks meet, and the whole process is complete.

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A simple vista, la vida de una célula (su ciclo celular) es bastante rutinaria. Se está dividiendo activamente o se está preparando para dividirse en dos células hijas.
El ciclo celular propiamente dicho tiene una interfase, formada por las subfases G1, S y G2, durante la cual la célula se prepara para la división, y la mitosis, durante la cual la célula se divide activamente.
Durante la fase S, la célula realiza la replicación del ADN, que es cuando sus 46 cromosomas se duplican para que cada célula hija pueda obtener su propia copia del material genético Un cromosoma está formado por una sola molécula de ADN que tiene dos hebras, que se envuelven una alrededor de la otra para formar una doble hélice.
Cada hebra de ADN está compuesta por una secuencia de cuatro tipos de nucleótidos, que son las letras individuales o los bloques de construcción del AD Los nucleótidos del ADN están formados por un azúcar (la desoxirribosa), un fosfato y una de las cuatro bases nucleicas (la adenina, la citosina, la guanina y la timina) o, comúnmente, A, C, G, T para abreviar.
Los nucleótidos de una hebra forman enlaces de hidrógeno con los nucleótidos complementarios de la otra hebra; en concreto, la A se une a la T mediante dos enlaces de hidrógeno y la C se une a la G mediante tres enlaces de hidrógeno.
Además, las dos cadenas de ADN también tienen una "dirección", es decir, una de ellas va del extremo 3' al 5', mientras que la otra va del extremo 5' al 3 Algo así como dos serpientes enroscadas, pero orientadas en distintas direcciones.
La replicación del ADN puede describirse como semiconservativa. Esto significa que cada hebra de la doble hélice actúa como un "molde", a partir del cual se formará una nueva hebra complementaria.
Finalmente, el cromosoma original se dividirá en dos copias exactas, cada una de ellas formada por una de las hebras originales y otra de las nuevas.
En general, la replicación del ADN tiene 3 pasos: iniciación, elongación y terminación. La iniciación comienza cuando un grupo de proteínas se une para formar el complejo de prerreplicación.
Este complejo de prerreplicación busca secuencias específicas de nucleótidos a lo largo de la cadena de ADN, llamadas orígenes de replicació Y sí, estamos hablando en plural.
Esto se debe a que nuestra cadena de ADN es tan larga que la replicación del ADN comienza en realidad en varios orígenes a lo largo de los cromosomas simultáneamente.
Estas secuencias especiales de nucleótidos tienen muchas bases A y T. Dado que la A y la T están unidas por solo dos enlaces de hidrógeno, la enzima ADN helicasa lo tiene relativamente fácil para separar las dos cadenas.
Esto crea una horquilla de replicación, en la que las dos puntas de la horquilla son las dos hebras que están separadas entre sí.
Las hebras simples de ADN pueden volverse un poco inestables, por lo que para ayudar a que no se vuelvan a juntar, intervienen unas moléculas auxiliares llamadas proteínas de unión del ADN monocatenario que se unen a cada una de las hebras solitarias.
A medida que la ADN helicasa rompe los enlaces, los segmentos de ADN que se encuentran delante de ella comienzan a rebobinarse, lo que significa que la doble hélice se enrolla con más fuerza.
Puede probarlo con una amiga cercana que tenga el pelo trenzado: si separas la trenza por la mitad, las puntas quedan más apretada Siempre y cuando sea una amiga y no una extraña, claro.
El enrollamiento excesivo del ADN ralentiza la replicación, por lo que la enzima ADN topoisomerasa trabaja por delante de la ADN helicasa para aflojar las espirales apretadas.
Lo consigue rompiendo suavemente una hebra, aflojando la tensión del rebobinado, y volviéndola a remendar, sin tensión. El segundo paso es la elongación, y para ello necesitamos una nueva enzima: la ARN primasa.
Sí, es correcto, ahora hablamos de ARN. Es como el ADN, utiliza ribosa en lugar de desoxirribosa en sus nucleótidos, y en lugar de timina, utiliza uracil La ARN primasa es circular por ahí y sintetizar aleatoriamente pequeñas longitudes de ARN que solo tienen unos pocos nucleótidos de longitud, llamados cebadores de ARN.
Por casualidad, al menos uno de esos cebadores de ARN será complementario a la cadena de ADN abierta, y se unirá. La enzima ADN polimerasa puede entonces engancharse a este segmento corto de doble cadena y, a partir de ahí, la ADN polimerasa puede añadir más nucleótidos complementarios al molde de la cadena.
Ahora, la ADN polimerasa se mueve en dirección 3'-5' a lo largo de la cadena molde, ya que solo el extremo 3' ofrece el grupo -OH necesario para la síntesis.
La cadena complementaria se forma en la dirección opuesta: 5'-3'. Como resultado, la replicación de esta cadena molde de ADN se realiza sin problemas, y esta nueva cadena de ADN que se forma se denomina cadena principal.
Las cosas son un poco más complicadas para la otra cadena molde de ADN, que va de 5' a 3' Eso es porque el cebador de ARN que es antiparalelo está orientado hacia el otro lado.
Para que esta nueva cadena de ADN crezca hacia la horquilla de replicación, la ADN polimerasa tendría que añadir nucleótidos al extremo 5' del cebador, pero eso no es posible.
Para resolver este problema, la ARN primasa establece una serie de cebadores que se unen a diferentes puntos a lo largo de la cadena molde de ADN.
¡Esto ofrece un montón de extremos 3' libres! La ADN polimerasa puede entonces añadir nucleótidos a los extremos 3' de cada uno de estos cebadores.
A estos fragmentos crecientes de ADN los llamamos fragmentos de Okazaki. Y cada uno de ellos crece lejos de la horquilla de replicación, hasta que se encuentran.
Por desgracia, la ADN polimerasa no puede unir dos fragmentos de Okazaki, por lo que los une otra enzima, la ADN ligasa, lo que da lugar a una hebra de ADN acabada, llamada hebra ret rasada.
Ahora, el paso final de la replicación del ADN es la terminación. Al final del cromosoma hay una región de ADN en la que se repiten secuencias de nucleótidos TTAGGG.
Esta parte del cromosoma se llama telómero. La secuencia de ADN en el telómero indica a la ADN polimerasa que salte de la hebra justo antes de replicar el ADN hasta el final.
Afortunadamente, las secuencias TTAGGG que se repiten no codifican nada, por lo que ningún gen se libra de ser replicado.
Los telómeros son como esos trozos de plástico de los cordones de los zapatos, que solo existen para proteger el propio cordón.
Y el resultado es que cada vez que se replica la cadena de ADN, la nueva cadena es ligeramente más corta que la cadena molde porque se pierde un poco del propio telómero.
También significa que tenemos una cantidad estrictamente limitada de posibles divisiones disponibles para nuestras células, antes de que esas divisiones empiecen realmente a acortar nuestros genes, lo cual, como es fácil de imaginar, no es nada bueno.
Este límite se conoce como el límite de Hayflick, o la prueba científica detrás del concepto de mortalidad. ##Resumen Como breve resumen...
La replicación del ADN se produce en tres pasos: iniciación, elongación y terminación. La iniciación comienza con la ADN helicasa y la topoisomerasa, que ayudan a desenrollar el ADN.
Durante la elongación, la ARN primasa crea cebadores de ARN, y la ADN polimerasa crea una cadena principal, mediante un único cebador, o una cadena retrasada, mediante la creación de fragmentos de Okazaki que acaban fusionándose.
Finalmente, durante la terminación, las dos hebras dobles, cada una de ellas formada por una hebra nueva y otra vieja, se separan, ligeramente acortadas en la región de la telomerasa