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Replicación del ADN

Las células duplican su ADN antes de dividirse, para que ambas células hijas tengan una copia del ADN de la célula madre. Ya vimos estos conceptos en los temas anteriores pero vamos ahora a profundizar más en sus características y veremos como se lleva a cabo. Entender bien estos conceptos es importante para entender como el ADN se copia y se transfiere a las siguientes generaciones, que es la base de la herencia.

 

En el proceso de duplicación se genera una copia exacta del ADN utilizando las dos cadenas de la molécula como molde para crear otras dos. Ya vimos que las bases nitrogenadas (A, G, C y T) de las cadenas se unen entre si siempre de la misma manera (C-G, A-T), son complementarias. Por eso si separamos las cadenas, podemos añadir nucleótidos siguiendo la complementariedad de las bases y crearíamos dos moléculas exactamente iguales a la que teníamos en un principio.
 
Esto es lo ocurre durante la replicación, cada una de las cadenas sirve de molde para crear una molécula de ADN bicatenario igual al ADN que teníamos. Por eso se dice que es un proceso semiconservativo, ya que una de las cadenas si se conserva de la molécula original
semiconservacion
La replicación se inicia en unos secuencias especificas del ADN. Estas secuencias son conocidas como orígen de replicación. A la cantidad de ADN que se replica a partir de un origen de replicación se le denomina replicón.
 
Para comenzar la replicación hay unas proteínas iniciadoras que deben unirse al ADN. Reconocen las secuencias de los origenes de replicación, se unen a ellos y facilitan que otras proteínas se unan también al ADN. Las primeras en intervenir son las helicasas, enzimas que permiten separar ambas cadenas rompiendo los puentes de hidrógeno.
 
Una vez separadas las cadenas se unen otras enzimas que sintetizaran las nuevas cadenas.
 
La duplicación se realiza en ambas cadenas a la vez, en direcciones opuestas. Es decir a partir de un punto, el origen de replicación, avanza en las dos direcciones, es bidireccional y se forma la llamada horquilla de replicación, que a medida que avanza la replicación se hace más grande.
 
En la estructura del ADN veíamos como se unen los nucleótidos, quedando en los extremos los carbonos 5′ y 3′ del azúcar, respectivamente. La replicación siempre se inicia en el extremo 3′, por lo que siempre va en sentido 5′–>3′. Las cadenas son antiparalelas, y por lo tanto la sintesis de ADN ocurre en sentido opuesto en cada cadena. Pero la replicación debe avanzar en la misma dirección en ambas, lo que representa un problema.
350px-Replicación_bidireccional
Los japoneses Reiji Okazaki y Tsuneko Okazaki descubrieron en la década de los sesenta, como las células resuelven este problema. Una de las nuevas cadenas de ADN se sintetiza en forma de trozos cortos, que avanzan en dirección “contraria” y que se denominan fragmentos de Okazaki. La síntesis se realiza de forma discontinua teniendo que esperar a que la horquilla de replicación avance para disponer de una cierta longitud de ADN molde. Después otras enzimas enlazan unos fragmentos con otros.
 
La cadena que se sintetiza en el mismo sentido que avanza la horquilla de replicación se denomina hebra adelantada o lider y se sintetiza de forma continua, mientras que la que se sintetiza en sentido contrario al avance se denomina hebra rezagada o retrasada.

Enzimas que participan en la replicación

La primera enzima que interviene es la helicasa que rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación. La topoisomerasa impide que el ADN se enrede.
 
Después la ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada. La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena rezagada. Por ultimo, la ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.
Complejo-de-duplicacion

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