Replicación del ADN

2. Características de la replicación

El mecanismo general de la replicación del ADN fue propuesto por Watson y Crick (1953). Según su hipótesis, las dos cadenas de la doble hélice se separan para replicarse y cada una sirve de molde para fabricar una nueva cadena, según la complementariedad de bases A=T y G=C. Así, la secuencia de nucleótidos se duplica con exactitud. La replicación del ADN cumple las siguientes características:

• Semiconservativa: Una cadena sirve de molde para la síntesis de la otra.
• Bidireccional: A partir del punto de inicio, la replicación avanza hacia los dos lados y el ADN se va desenrollando en ambos sentidos. En procariotas y virus existe un solo punto de inicio, mientras que en eucariotas existen varios.
• Semidiscontinua: Una de las hebras se replica de forma continua (hebra conductora) y la otra a partir de pequeños fragmentos que se unirán (hebra retardada).
• Direccionalidad: La adición de nucleótidos se realiza en el sentido 5’→3’. La pauta de lectura de la enzima es 3’→5’.

3. El proceso de replicación en bacterias

Etapas: Apertura y desenrollado

La separación de las cadenas ocurre en un punto concreto denominado oriC. Las enzimas helicasas rompen los puentes de hidrógeno, desenrollan la hélice y forman dos horquillas de replicación. Para eliminar las tensiones de torsión intervienen las topoisomerasas, mientras que las proteínas SSBP mantienen estables las hebras separadas.

ADN polimerasas en bacterias

• ADN polimerasa I: Escinde el ARN cebador y rellena el hueco. Posee actividad correctora (exonucleasa 5’→3’ y 3’→5’).
• ADN polimerasa II: Reparación de ADN dañado.
• ADN polimerasa III: La principal, responsable de la síntesis de la nueva cadena.
• ADN polimerasa IV y V: Intervienen en la reparación de errores.

3.1.1. Modo de acción de las polimerasas

La ADN polimerasa III requiere un extremo 3’-OH libre proporcionado por un cebador de ARN sintetizado por la primasa. La hebra conductora se sintetiza de forma continua, mientras que la retardada requiere la formación de fragmentos de Okazaki, que posteriormente son unidos por la ADN-ligasa.

3.1.2. Corrección de errores

Las ADN polimerasas poseen actividad correctora de pruebas. Adicionalmente, existe la corrección postreplicativa, que incrementa la exactitud hasta un error por cada 10¹⁰ pares de bases.

4. Replicación en células eucariotas

Presenta particularidades como la intervención de cinco tipos de ADN-polimerasas (α, β, γ, δ, ε), la asociación con histonas formando nucleosomas y la presencia de múltiples orígenes de replicación. En los extremos de los cromosomas lineales, la telomerasa evita el acortamiento progresivo del telómero.

Expresión Génica

1.2. Dogma central de la biología molecular

Enunciado por Francis Crick, establece que la información fluye del ADN al ARN (transcripción) y de este a las proteínas (traducción). La excepción son los virus que utilizan la transcriptasa inversa.

2. La transcripción

Es la síntesis de ARN a partir de un molde de ADN. En procariotas, la ARN polimerasa requiere el factor sigma para la iniciación. El proceso consta de tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

2.2. Transcripción en eucariotas

Intervienen tres ARN polimerasas (I, II y III) y diversos factores de transcripción. El ARN transcrito primario sufre procesos de maduración, como la adición de la caperuza 5’, la cola poli-A y la eliminación de intrones (splicing).

3. La traducción o síntesis de proteínas

El código genético es universal, degenerado y no solapado. La síntesis ocurre en los ribosomas y consta de:

1. Activación de aminoácidos: Unión al ARNt mediante la aminoacil-ARNt-sintetasa.
2. Iniciación: Formación del complejo con el codón AUG.
3. Elongación: Entrada de aminoacil-ARNt, formación del enlace peptídico y traslocación.
4. Terminación: Reconocimiento de codones de stop (UAA, UAG, UGA).

Mutaciones

1. Definición y tipos

Las mutaciones son cambios en el ADN. Se clasifican según la célula afectada (somáticas o germinales), su efecto evolutivo (beneficiosas, perjudiciales o neutras) y la cantidad de material afectado (génicas, cromosómicas o genómicas).

2. Mutaciones génicas

Incluyen sustituciones de bases (transiciones y transversiones) y cambios en la pauta de lectura (inserciones y deleciones).

3. Mutaciones cromosómicas

Afectan a la estructura de los cromosomas: deleciones, duplicaciones, inversiones y translocaciones.

4. Mutaciones genómicas

Alteraciones en el número de cromosomas: euploidías (poliploidías y haploidías) y aneuploidías (monosomías y trisomías).