domingo, 25 de agosto de 2013

Dogma Central: Replicación


Replicación del ADN
La replicación es el proceso por el cual ocurre la síntesis de ADN y se produce en la fase S del Ciclo Celular. 



Esta duplicación del material genético tiene un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original.





La reacción general de síntesis de ADN es la siguiente:


Como actua la ADN polimerasa?

La enzima hidroliza los nucleótidos trifosfato separando PPi, la energía liberada se usa para que se pueda unir el P que le queda al nucleótido libre al OH 3’ del nucleótido anterior generando la unión fosfodiéster.

Por esta razón  la sintesis ocurre solo en sentido 5´ -> 3´




Enzimas y proteínas involucradas

Esquema representativo de la replicación del ADN

En todo el proceso de replicación, participan varias enzimas y proteínas. A continuación se detallan las principales:
  • La helicasa 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 debido al superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice. La topoisomerasa I rompe una de las hebras, permitiendo su libre rotación sobre la otra hebra y luego vuelve a unirla, sin gasto de energía. La topoisomerasa II, produce un corte en ambas hebras, las cuales rotan libremente. Luego de aliviada la tensión, la misma enzima vuelve a unir las hebras, con gasto de energía.
  • Las proteínas SSB o (RPA) se unen a la hebra simple, luego de la acción de la helicasa, evitando que las hebras se vuelvan a unir antes de ser copiadas. 
  • La ADN polimerasa a  cataliza la síntesis de unos 30 nucleótidos aproximadamente de la nueva hebra de ADN.  .
  • La ADN polimerasa d  continúa la síntesis de la nueva hebra, a continuación de la  ADN polimerasa a.
  • La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario previo a la acción de la ADN polimerasa a.
  • La ribonucleasa, hidroliza los cebadores de ARN luego de que cumplieron su función.
  • La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki. 

Este complejo proceso se encuentra esquematizado en los siguientes videos:






Este proceso que acabamos de ver,  comienza en varios puntos fijos del genoma al mismo tiempo, y son los llamados "orígenes de replicación". En estos puntos, la dos hebras se separan ya que deben duplicarse al mismo tiempo y se forman "burbujas de replicación" cada una conteniendo dos horquillas, una a la derecha y otra a la izquierda. 




A partir del orígen de replicación, la sintesis de ADN ocurre en ambas direcciones en la burbuja, por lo que se dice que la replicación es bidireccional. 

Ya hemos visto que la cadena de ADN crece en sentido 5´ -> 3´, y la dirección de lectura es por el contrario  3´ -> 5´. Al ser este proceso bidireccional, una de las hebras en la horquilla se encuentra en la dirección de lectura correcta y la otra no.



 Es por esto que una de las nuevas cadenas es sintetizada de manera continua y recibe el nombre de cadena lider o adelantada. Mientras tanto la otra cadena es sintetizada en porciones  a medida que va creciendo la burbuja de replicación  y recibe el nombre de cadena rezagada y los fragmentos que allí se sintetizan reciben el nombre de fragmentos de Okasaki. 
 Representación de la hebra adelantada en las horquillas de replicación
Representación de la hebra adelantada y la rezagada en las horquillas de replicación







Para la duplicación de todo el material genético, muchas burbujas de replicación se inician en diferentes regiones del ADN, y al crecer se van fusionando hasta que finalmente se obtienen dos cadenas hijas separadas.  




Animaciones

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/replic/replic7.html

 A la derecha de la pantalla encontraran todas las instrucciones para entender la animación.








Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

Referencias de Imágenes

Algunas imágenes han sido adaptadas para los objetivos de esta asignatura
















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