TEMA 12. GENÉTICA MOLECULAR.
CONSERVACIÓN DE LA INFORMACIÓN: REPLICACIÓN DEL ADN.
REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN.
La complementariedad de bases en el ADN eS el apareamiento específico de estas en el
interior de la misma hélice de ADN Unidas mediante enlaces de hidrógeno: A-T y G-C.Ello
tiene una gran importancia biológica.Gracias a este emparejamiento específico, la
duplicación de la cadena es exacta permitiendo la estructura del ADN, la corrección de
errores y la replicación y transcripción del ácido nucleicos.
La replicación es el proceso de duplicación del ADN mediante el cual se obtienen dos
copias idénticas.Su finalidad es duplicar el material genético (fase S) antes de la división
celular (fase M),lo que permite su reparto equitativo entre las dos células resultantes.De
esta forma, es un proceso fundamental para la vida al garantizar la conservación y
transmisión del material genético (de ahí su importancia biológica). Es un proceso
semiconservativo y bidireccional:
➔ Semiconservativo.Cada molécula de ADN resultante de la replicación tiene una
cadena vieja y otra de nuevas síntesis.
➔ Bidireccional.La replicación ocurre en las dos direcciones.Las dos cadenas que
forman la molécula de ADN son antiparalelas, y ambas se tienen que replicar.
El proceso de replicación tiene lugar en el núcleo, pero también hay ADN en la
mitocondria y en los cloroplastos de las células eucarióticas, en las que también se
producirá este proceso.
DESCRIPCIÓN Y ETAPAS DE LA REPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIÓTICOS Y
EUCARIÓTICOS.
Iniciación.Se produce el desenrollamiento y la apertura de la doble hélice: Una enzima
llamada helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de la
doble hebra de ADN y las separa; por otro lado, interviene la enzima topoisomerasa
(girasa) la cual evita las tensiones que se producen en el desenrollamiento de la cadena
de ADN.
En el lugar de origen de la replicación, se forman unas burbujas de replicación en las que
hay dos zonas con forma de Y, llamadas horquillas de replicación, donde se van a
sintetizar las nuevas hebras de ADN y que se extienden en los dos sentidos
(bidireccional).
En los procarióticos los cromosomas tienen un único origen de replicación (llamado Ori
C) mientras que en eucarióticos los cromosomas, debido a su longitud, presentan
múltiples orígenes de replicación (de lo contrario el proceso tardaría mucho tiempo en
completarse)
Elongación. Las grandes protagonistas de esta fase son las enzimas ADN polimerasa.Que
actúan recorriendo la hebra molde seleccionando el desoxirribonucleótido cuya base es
complementaria con dicha hebra y uniendo entre sí los nuevos nucleótidos. También
realizan la función de eliminar nucleótidos cuyas bases están mal apareadas, es decir,
tienen actividad exonucleasa.Es por ello que tienen una importante función de
corrección de errores.
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, En cada horquilla de replicación se fabrica una hebra adelantada y una retrasada. Sea
cual sea la hebra, la ADN polimerasa no puede iniciar la síntesis de una nueva cadena de
ADN desde cero. Necesita un fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN, llamado
cebador, que es sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa. Una vez
comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN sintetizada actúa como cebador.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’ — 5’ por lo que la nuevas
hebras, formadas crecen (por adición de nucleótidos) en el sentido 5’----3’. Como las dos
cadenas del ADN son antiparalelas, habrá variaciones en la elongación en función de la
obra de la que se trate.
Hebra conductora, líder o adelantada. Se sintetiza de manera continua y requiere un
único ARN cebador.
Hebra retrasada o retardada.La síntesis se hace de manera discontinua conforme se va
abriendo la horquilla y requiere muchos ARN cebadores. Se produce la síntesis
discontinua de pequeños fragmentos de ADN, llamados de Okazaki, que requieren cada
cierto intervalo de ADN, de un cebador de ARN sintetizado por la primasa. Finalmente, la
ADN ligasa se encarga de soldar todos los fragmentos obtenidos para completar la
síntesis de esta hebra.
En procarióticos existen tres tipos de ADN polimerasa, mientras que eucarióticos hay
hasta cinco tipos de ADN polimerasas que se reparten las tareas de elongación y
corrección de errores; la ADN polimerasa III lleva a cabo la síntesis de la nueva cadena de
ADN durante la replicación y, posteriormente interviene la ADN polimerasa I, que va a
retirar los fragmentos del ARN del cebador y los va a sustituir por ADN.En procarióticos
podemos destacar que en el tamaño de los fragmentos de Okazaki es de 1000 a 2000
nucleótidos, mientras que en eucarióticos es de 100 a 200, así como la velocidad de
elongación es más lenta eucarióticos.
Terminación. En procarióticos la replicación termina cuando las horquillas de replicación
llegan a un punto del cromosoma bacteriano denominado Ter .El resultado final son 2
cromosomas circulares.En eucarióticos hay un problema añadido al llegar al final del
cromosoma (telómero) ya que al ser su ADN lineal, no circular cuando se elimina el último
ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta. Este hecho hace que el telómero se
vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide, lo que puede suponer la pérdida
de información genética e incluso la muerte celular.Este problema lo solventa la enzima
telomerasa, que lleva asociado un ARN cebador que permite completar el proceso y evitar
la pérdida de información.
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CONSERVACIÓN DE LA INFORMACIÓN: REPLICACIÓN DEL ADN.
REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN.
La complementariedad de bases en el ADN eS el apareamiento específico de estas en el
interior de la misma hélice de ADN Unidas mediante enlaces de hidrógeno: A-T y G-C.Ello
tiene una gran importancia biológica.Gracias a este emparejamiento específico, la
duplicación de la cadena es exacta permitiendo la estructura del ADN, la corrección de
errores y la replicación y transcripción del ácido nucleicos.
La replicación es el proceso de duplicación del ADN mediante el cual se obtienen dos
copias idénticas.Su finalidad es duplicar el material genético (fase S) antes de la división
celular (fase M),lo que permite su reparto equitativo entre las dos células resultantes.De
esta forma, es un proceso fundamental para la vida al garantizar la conservación y
transmisión del material genético (de ahí su importancia biológica). Es un proceso
semiconservativo y bidireccional:
➔ Semiconservativo.Cada molécula de ADN resultante de la replicación tiene una
cadena vieja y otra de nuevas síntesis.
➔ Bidireccional.La replicación ocurre en las dos direcciones.Las dos cadenas que
forman la molécula de ADN son antiparalelas, y ambas se tienen que replicar.
El proceso de replicación tiene lugar en el núcleo, pero también hay ADN en la
mitocondria y en los cloroplastos de las células eucarióticas, en las que también se
producirá este proceso.
DESCRIPCIÓN Y ETAPAS DE LA REPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIÓTICOS Y
EUCARIÓTICOS.
Iniciación.Se produce el desenrollamiento y la apertura de la doble hélice: Una enzima
llamada helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de la
doble hebra de ADN y las separa; por otro lado, interviene la enzima topoisomerasa
(girasa) la cual evita las tensiones que se producen en el desenrollamiento de la cadena
de ADN.
En el lugar de origen de la replicación, se forman unas burbujas de replicación en las que
hay dos zonas con forma de Y, llamadas horquillas de replicación, donde se van a
sintetizar las nuevas hebras de ADN y que se extienden en los dos sentidos
(bidireccional).
En los procarióticos los cromosomas tienen un único origen de replicación (llamado Ori
C) mientras que en eucarióticos los cromosomas, debido a su longitud, presentan
múltiples orígenes de replicación (de lo contrario el proceso tardaría mucho tiempo en
completarse)
Elongación. Las grandes protagonistas de esta fase son las enzimas ADN polimerasa.Que
actúan recorriendo la hebra molde seleccionando el desoxirribonucleótido cuya base es
complementaria con dicha hebra y uniendo entre sí los nuevos nucleótidos. También
realizan la función de eliminar nucleótidos cuyas bases están mal apareadas, es decir,
tienen actividad exonucleasa.Es por ello que tienen una importante función de
corrección de errores.
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, En cada horquilla de replicación se fabrica una hebra adelantada y una retrasada. Sea
cual sea la hebra, la ADN polimerasa no puede iniciar la síntesis de una nueva cadena de
ADN desde cero. Necesita un fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN, llamado
cebador, que es sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa. Una vez
comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN sintetizada actúa como cebador.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’ — 5’ por lo que la nuevas
hebras, formadas crecen (por adición de nucleótidos) en el sentido 5’----3’. Como las dos
cadenas del ADN son antiparalelas, habrá variaciones en la elongación en función de la
obra de la que se trate.
Hebra conductora, líder o adelantada. Se sintetiza de manera continua y requiere un
único ARN cebador.
Hebra retrasada o retardada.La síntesis se hace de manera discontinua conforme se va
abriendo la horquilla y requiere muchos ARN cebadores. Se produce la síntesis
discontinua de pequeños fragmentos de ADN, llamados de Okazaki, que requieren cada
cierto intervalo de ADN, de un cebador de ARN sintetizado por la primasa. Finalmente, la
ADN ligasa se encarga de soldar todos los fragmentos obtenidos para completar la
síntesis de esta hebra.
En procarióticos existen tres tipos de ADN polimerasa, mientras que eucarióticos hay
hasta cinco tipos de ADN polimerasas que se reparten las tareas de elongación y
corrección de errores; la ADN polimerasa III lleva a cabo la síntesis de la nueva cadena de
ADN durante la replicación y, posteriormente interviene la ADN polimerasa I, que va a
retirar los fragmentos del ARN del cebador y los va a sustituir por ADN.En procarióticos
podemos destacar que en el tamaño de los fragmentos de Okazaki es de 1000 a 2000
nucleótidos, mientras que en eucarióticos es de 100 a 200, así como la velocidad de
elongación es más lenta eucarióticos.
Terminación. En procarióticos la replicación termina cuando las horquillas de replicación
llegan a un punto del cromosoma bacteriano denominado Ter .El resultado final son 2
cromosomas circulares.En eucarióticos hay un problema añadido al llegar al final del
cromosoma (telómero) ya que al ser su ADN lineal, no circular cuando se elimina el último
ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta. Este hecho hace que el telómero se
vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide, lo que puede suponer la pérdida
de información genética e incluso la muerte celular.Este problema lo solventa la enzima
telomerasa, que lleva asociado un ARN cebador que permite completar el proceso y evitar
la pérdida de información.
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