Mecanismo de replicación del ADN

Mecanismo de replicación del ADN
La replicación es el proceso por el cual a partir de una molécula de ADN se obtiene otra exactamente igual.
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Hoy en día basándose sobre todo en los experimentos realizados en E.Coli se ha desentrañado, en gran parte, la secuencia de
reacciones que conducen a la replicación del ADN.
Es un proceso similar en células procariotas y eucariotas.
Se dice que se adapta a un modelo semiconservativo, pues cada una de las dos nuevas moléculas de ADN contiene una hebra de
del ADN inicial.
En bacterias comienza en un punto y se desarrolla en tres etapas:
1. Iniciación: apertura y desenrrollamiento de la doble hélice.
Se inicia cuando se forma la burbuja de replicación a partir de un punto concreto del ADN llamado punto de iniciación u
origen de replicación que es reconocido por unas proteínas específicas que se unen a él y que se extiende en sentidos contrarios. Para
que la doble hélice se desenrolle intervienen un conjunto de enzimas y proteínas que, junto las enzimas ADN polimerasas constituyen
el aparato molecular de la replicación conocido como replisoma.
Las enzimas helicasas rompen los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y la doble hélice se abre como una
cremallera.
Cuando la doble hélice se abre se produce desenrrollamiento en esa zona, lo que crea en las zonas próximas unas tensiones
que podrían provocar un mayor enrollamiento. La acción de las enzimas girasas y topoisomerasas evita esas tensiones rompiendo y
soldando de nuevo la hélice de ADN en esos puntos.
Las proteínas SSB se unen a las hebras molde e impiden que se vuelva a enrollar.
En el lugar del origen de replicación se forma una burbuja de replicación en la que hay dos zonas con forma de Y,
denominadas horquillas de replicación, donde se van a sintetizar las nuevas hebras de ADN, La burbuja de replicación se va
extendiendo a lo largo del cromosoma en los dos sentidos, de ahí que se diga que la replicación es bidireccional.
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2. Elongación: síntesis de las hebras complementarias sobre cada una de las originales.
Una vez formada la burbuja de replicación comienza el proceso de la síntesis del ADN complementario en cada una de las dos
horquillas de replicación.
El proceso de síntesis se lleva a cabo fundamentalmente mediante la enzima ADN polimerasa III que recorre la hebra molde en
sentido 3´ 5´, selecciona los desoxirribonucleótidos complementarios y los incorpora a la cadena en formación mediante un enlace
fosfoéster.
Esta enzima presenta las siguientes características:
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Necesita un molde de ADN que recorre en el sentido 3´ 5´.
Une nucleótidos en el sentido 5´ 3´, es decir, la nueva hebra crece en
ese sentido.
• Utiliza d-nucleótidos trifosfatados que le proporcionan al mismo tiempo
la energía necesaria para la unión del nucleotido que incorpora a la cadena
(Cadena polinucleotídica)n + dNTP (Cadena polinucleotídica)n+1 +PPi
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No puede comenzar la síntesis por sí misma, pues sólo puede añadir
nucleótidos al extremo3´ libre de una cadena previa
.
La ADN pol III necesita una cadena previamente formada que le suministre un grupo –OH 3´libre. Este cebador o primer es
sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa. A continuación sigue la síntesis la ADN polimerasa III.
Dado que la ADN polimerasa III recorre la hebra molde en el sentido 3´ 5´ la síntesis de la nueva hebra de ADN será continua en el
caso de la hebra molde que está orientada en sentido 3´ 5´, ya que a medida que se abre la horquilla la enzima va avanzando y
añadiendo nuevos nucleótidos a la cadena en formación. Esta nueva hebra que se sintetiza de manera continua se denominada hebra
conductora. Sin embargo, la síntesis de la otra cadena es discontinua y se produce en fragmentos separados. Los segmentos de ADN
sintetizados de este modo se conocen como fragmentos de Okazaki. Cada fragmento de Okazaki requiere un ARN cebador. Estos
fragmentos que posteriormente se unirán darán lugar a la otra hebra que se denomina hebra retardada pues su síntesis es más lenta,
ya que la enzima debe esperar a que la horquilla de replicación se abra lo suficiente para poder retroceder y realizar su trabajo.
A continuación otra ADN polimerasa (ADN pol I) con actividad nucleasa (exonucleasa) elimina los cebadores y rellena esos huecos que
ha dejado el ARN cebador.
Finalmente la enzima ligasa une los distintos fragmentos de ADN.
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3. Corrección de errores.
La replicación del ADN ha de ser rápida y absolutamente fiel, por ello por ello en el proceso de replicación intervienen más de 50
proteínas agrupadas en un complejo multienzimático del tamaño de un ribosoma , denominado replisoma, que incluye además de
todas las proteínas y enzimas mencionadas anteriormente, enzimas encargadas de la corrección de errores.
Durante la replicación es frecuente que se produzcan errores en la incorporación de nucleótidos para evitar sus efectos existen
mecanismos de corrección de errores: la corrección de pruebas y la corrección postreplicativa.
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Corrección de pruebas
Tanto la ADN polimerasa I como la III si detectan un error en el apareamiento eliminan este último nucleótido y vuelven a
introducir el nucleótido adecuado. Ellas mismas corrigen las pruebas de su manuscrito.
Corrección postreplicativa
Esta acción es realizada por enzimas correctoras que forman parte del replisoma, que detectan el nucleótido mal apareado ,
lo eliminan y corrigen la secuencia. La polimerasa que interviene es la I.
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