1R E P L I C A C I N del A D N(Conservacin de la informacin gentica)

La reproduccin de los seres requiere la transmisin fiel de la informacin gentica de padres a hijos, o de clula a clula. Puesto quedicha informacin reside en el ADN, resulta imprescindible un mecanismo que permita la replicacin exacta del ADN genmico.

CARACTERSTICAS DE LA REPLICACIN DEL ADNLa replicacin del ADN ocurre en la fase S del ciclo celular y presenta tres caractersticas, comunes a clulas procariotas y eucariotas:Es semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua.

Replicacin semiconservativa.En un principio, se propusieron tres modelos de replicacin: conservativa, semiconservativa y dispersiva(Dibujo en pg.265).Segn el modelo de replicacin semiconservativa, aceptado actualmente, las dos hebras del ADNprogenitor se separan y actan como molde o patrn para la sntesis de dos nuevas hebras cuya secuenciade bases es complementaria a la hebra molde, segn las reglas del apareamiento (A-T, G-C).De esta manera, cada una de las cadenas hijas estar formada por una hebra del ADN progenitor y otrade nueva formacin (azul en el grfico del margen)..La demostracin experimental de este modelo fue realizada en 1958 por los bilogos moleculares estadounidenses Meselson y Stahl trabajando con cultivos de bacteriasEscherichia coli (descrito en pg.265).

Replicacin bidireccional.La replicacin comienza en zonas del ADN donde existen secuencias especficas de nucletidos, que son reconocidas por los enzimas,y que determinan la seal de inicio u origen de replicacin.En dichas regiones comienza la separacin de las dos hebras del ADN y avanza en sentidos opuestos, formndose dos horquillas dereplicacin (ver ms adelante).(NOTA.- Se conocen casos excepcionales de replicacin unidireccional en el ADN mitocondrial, algunos plsmidos bacterianos-290- y algunos virus, de cadena simple).

Replicacin semidiscontinua.- Una de las cadenas, la que copia la hebra 3' 5', se sintetiza de manera continua en sentido 5' 3' siguiendo el avance de la horquillade replicacin. Es la denominada hebra conductora o adelantada.- La otra hebra, cadena retrasada o retardada, que copia la hebra patrn en direccin 5' 3', se sintetiza en sentido contrario al avancede la horquilla de replicacin, por lo que se forma de manera discontinua en forma de cortos fragmentos de ADN (fragmentos de Okazaki).

Acerca de las ADN polimerasas . . .Son las enzimas que catalizan la sntesis de ADN. Se conocen tres en procariotas y cinco en eucariotas. Sobre ellas debemos hacerlas siguientes observaciones:

a) Ninguna de ellas puede partir de cero, es decir, necesitan un trozo de ADN o ARN preformado que acta como cebador oiniciador de la sntesis (en ingls, primer) al cual aaden desoxirribonucletidos en su extremo -OH-3'.

b) Slo generan nuevo ADN en direccin 5' 3', es decir, recorren la cadena molde en la direccin 3' 5', por lo que la replicacin deuna cadena se realiza de forma continua -hebra adelantada- mientras que la otra -hebra retrasada- se genera a trozos, conocidos comofragmentos de OKAZAKI (porciones de ADN descubiertos en 1968 por la biloga japonesa Reiji Okazaki. Estos inician su sntesis en el punto de aperturade la horquilla de replicacin, y desde aqu crecen hasta encontrarse con el formado inmediatamente antes).

REPLICACIN del ADN en PROCARIOTAS (Segn Kornberg)

Presenta las siguientes particularidades:

- La molcula de ADN est anclada a un mesosoma, repliegue de la membrana celular. La replicacin se inicia por el punto de anclajeen el cual existe la secuencia de nucletidos correspondiente a la seal de inicio u origen de replicacin.- La sntesis es bidireccional.- El ADN se sintetiza por medio de las ADN polimerasas, de las que se conocen tres tipos en procariotas (y 5 en eucariotas):

- ADN polimerasa I.- Acta en sntesis, reparacin de molculas y tiene actividad exonucleasa, es decir, separa nucletidosde una cadena.- ADN polimerasa II.- De funcin poco conocida.- ADN polimerasa III.- Es la principal en el proceso de replicacin, forma un complejo enzimtico (267).

2MECANISMO.-

1- La cadena de ADN se desespiraliza y abre por rotura de los puentes de H que unen las bases: La enzima helicasa abre la doblehlice, la topoisomerasa elimina tensiones, las llamadas protenas estabilizadoras (SSB) mantienen la doble hlice abierta.

2- Una ARN polimerasa (denominada primasa), capaz de actuar sin cebador, sintetiza trozos de ARN (prmer) que servirn decebador a la ADN polimerasa III, la cual une nucletidos nuevos al extremo -OH-3' del ARN cebador, utilizando nucletidos Tri-Pexistentes en el citoplasma que, a su vez, suministran la energa necesaria para el proceso. As nacen los fragm. de Okazaki.Ambas enzimas utilizan como patrn una cadena de ADN y generan cadenas complementarias a ste.

3- La ADN polimerasa I, por su actividad exonucleasa, separa los trozos de ARN y, puesto que es una polimerasa, rellena los huecosque van quedando.

4- Una ADN ligasa une todos los fragmentos de ADN recin formados. * Ambas cadenas se forman simultneamente y a trozos conforme se expanden las dos horquillas de replicacin (ver grficos adjuntos).

Resultado final = 2 molculas de ADN con una hebra antigua y otra nueva.

3REPLICACIN del ADN en EUCARIOTAS

Presenta ciertas diferencias con respecto a los procariotas, aunque no afectan al mecanismo fundamental:

- Existen 5 tipos de ADN polimerasa.

- La clula eucariota contiene mucho ms ADN que la procariota. Si la replicacin tuviera un nico punto de iniciacin tardara meses. Existen, por ello, cientos de puntos de iniciacin en cada cromosoma. Las unidades de replicacin se denominan replicones (sintetizanfragmentos de 100 a 150 nucletidos).

- La velocidad de sntesis es unas 50 veces menor que en procariotas. Tambin es bidireccional.

- Simultneamente a la replicacin, se van sintetizando las histonas y formando los nuevos nucleosomas (De ah que en eucariotas sedebe pensar en replicacin de la cromatina ms que del ADN).

Grficos varios

ADN: Replicacin en procariotas

ADN: Replicacinsemiconservativa

Las tres teoras sobre la duplicacin del ADN