La replicación del ADN / DNA replication

Generalmente, la mayoría de células que pierde un organismo son sustituidas por otras, es decir, hay un proceso denominado división celular que permite obtener dos células hijas idénticas a su progenitora. Para que esto suceda es necesario que la célula madre duplique su material genético para repartirlo entre las células hijas.

El mecanismo general de la replicación (así es como se denomina el proceso de duplicación del ADN) fue descrito por Watson y Crick cuando se estableció la estructura de doble hélice y la complementariedad de bases. En procariotas la replicación tiene dos fases, iniciación y elongación.

La iniciación consiste en la apertura de la doble hélice en una región denominada oriC en la cual abundan secuencias -GATC-. Unos enzimas denominados helicasas rompen los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas complementarias y la doble hélice se abre de forma similar a una cremallera. Las proteínas SSB (Single Strand Binding-DNA) se unen a las cadenas moldes para impedir que se vuelvan a unir. Por tanto, lo que se habrá formado hasta ahora serán dos zonas con forma de Y conocidas como horquillas de replicación, que se irán extendiendo a lo largo del cromosoma bidireccionalmente.

En la fase de elongación se sintetiza la nueva cadena de ADN sobre cada cadena de la doble hélice original. En este proceso intervienen las enzimas polimerasas, son enzimas que se caracterizan por tener actividad polimerasa, es decir, unen los nucleótidos que formarán la cadena nueva, y también actividad exonucleasa, eliminan aquellas bases que están mal emparejadas o fragmentos de ARN cebador. Durante la replicación una de las cadenas se replicará de forma continua, es la cadena conductora o líder, que necesitará un único cebador. La síntesis se produce en sentido 5′-3′.

La otra cadena, denominada cadena retrasada, se sintetiza de forma discontinua en pequeños fragmentos. Cada uno de los fragmentos requiere cebadores de ARN sintetizados por la enzima primasa. Finalmente la ADN polimerasa I eliminará los cebadores y en su lugar colocará nucleótidos de ADN. La ADN ligasa unirá todos los fragmentos obtenidos.

GIF de la replicación / Replication GIF

GIF de la replicación / Replication GIF (Click to enlarge)

En eucariotas el proceso es muy parecido al que acabamos de describir, no obstante hay algunas diferencias:

– Las moléculas de ADN son, generalmente, mucho más largas en eucariotas, por lo que no habrá un único origen de replicación.

– Hay cinco tipos de ADN polimerasas, en procariotas tres.

– En los cromosomas eucariotas el ADN se encuentra asociado a histonas. Las histonas son proteínas que no aparecen en organismos procariotas. En conjunto con el ADN que se asocia a ellas enrollándose a su alrededor se denominan nucleosomas.

El proceso de replicación se completa como en procariotas hasta llegar al extremo del cromosoma, el telómero. En el siguiente post trataremos  de explicar porque los telómeros se van acortando en cada división celular. Esto está asociado al envejecimiento y la muerte celular.


Generally, most of cells lost by the organism are substituted by others. So there is a process called cellular division  that obtains two identical cells to their parent.  For this it is necessary that the paternal cell doubles its genetic material to distribute it among the daughter cells.

The mechanism of DNA replication (the name of the DNA duplication) was described by Watson and Crick when they set the DNA double-helix structure and its bases  complementarity. Procaryotic replication has two phases: initiation and elongation.

The initiation is the opening of the double-helix in a region called oriC, where -GATC- sequences are very common. The helicase splits the strands breaking their hydrogen bonds.  The single strand binding-DNA (SSB) proteins bind to the single-strand DNA preventing they to rejoin. So there will be two zones where the DNA is replicating in the two possible ways.

During the elongation phase it is synthesized the new DNA strand taking the old one as guide. The polymerase  enzymes take nucleotides and joins them together to form the new strand. This polymerase also have exonuclease activity, so it eliminates mismatched nucleotides or RNA primers. During the replication one of the  strands is continuously replicated, this is the leading strand.  This strand just need one RNA primer. The synthesis is produced in 5′-3′ direction.

The other strand is called ‘lagging strand’. It is synthesized in a discontinuous way.  Each fragment of this lagging strand requires a RNA primer. Finally, DNA polymerase I will eliminate RNA primers and replace them with DNA. DNA ligase will join together all fragments.

Eucaryotic process is very similar to procariyotic one, but with some differences:

– DNA is generally bigger, so it must be more than one replication origin.

– There are five DNA polymerases types. In procaryotes just three.

– There are histone proteins. They form nucleosome joint to the DNA.

The replication process is completed like in procaryotic cells until arrive to the telomere. We will talk about telomere and its function in following entries.

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  1. Pingback: Telómeros y telomerasa | Biotechmind

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