Duplicación del ADN

La vida de los seres vivos es muy variable, por tanto para que esta no se extinga ha de haber un momento en se reproduzcan, lo cual lleva implícito la formación de copias del ADN del progenitor o progenitores. El modelo aceptado es la duplicación semi-conservativa

Mecanismo de Duplicación del ADN

1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice
Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma
Primero: intervienen las helicasas que facilitan el desenrrollamiento (rompen los puentes de hidrógeno).
Segundo: actúan las girasas y topo isomerazas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.
Tercero: Actúan las proteínas SBP (single strand binding) que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse (estabilizan las hebras).

2ª etapa. síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
Comienza la síntesis de las hebras complementarias.
Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5′-3′, ya que la lectura se hace en el sentido 3′-5′.
Primero actúa la ADN polimerasa III, que se encargan de la replicación
La ADN polimerasa III es incapaz de comenzar una cadena por sí sola. Por este motivo es necesario un primer o ARN cebador.


El ARN cebador es una cadena corta de ARN de 40 o 50 nucleótidos.
Es sintetizada por una ARN polimerasa llamada primasa que utilizando ADN como molde, sintetiza ARN complementario.
Este cebador es eliminado posteriormente.
Luego actúa la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.
La cadena 3′-5’es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas, por lo que se le denomina hebra conductora.
En cambio, la cadena 5′-3′ no puede ser leída directamente, por lo que la síntesis es discontinua y en segmentos separados.
Esta cadena se denomina hebra retardada, pues su síntesis es más lenta.

Los segmentos de ADN sintetizados de este modo se conocen como fragmentos de Okazaki y constan de 1000 a 2000 nucleótidos.
Cada Fragmento de Okazaki requiere de un ARN cebador para iniciar la síntesis de una secuencia de nucleótidos.

3ª etapa: corrección de errores

Para corregir todos los errores cometidos en la replicación o duplicación, intervienen otros enzimas como:
Endonucleasas que detectan errores y cortan el segmento anómalo.
Exonucleasas que eliminan el fragmento incorrecto.
ADN polimerasas I que elimina los ARN cebador y rellenan correctamente el hueco.
ADN ligasas que unen los fragmentos corregidos.
Por último, cada hebra recién sintetizada y la que sirvió de patrón se enrollan originando una doble hélice.
A pesar de la complejidad del proceso, la replicación es muy rápida. En Escherichia coli, se unen 45.000 nucleótidos por minuto.

Expresión del Mensaje Genético. Transcripción

La información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN puede generar síntesis de proteínas específicas (gen)
Sin embargo el ADN está en el núcleo y las proteínas se sintetizan en los ribosomas, los cuales están situados en el citoplasma.
El intermediario resulta ser un ARNm, quien lleva una copia de parte del mensaje del ADN.

En el núcleo se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas del ADN a una secuencia complementaria (ARN m) o transcripción.
En los ribosomas se pasa de la secuencia de bases de dicho ARNm a una secuencia de aminoácidos, o traducción.
No todos los genes almacenan información para la síntesis proteica, algunos solo transcriben y no se traducen, ya que son portadores de información para la síntesis de ARN t y el ARNm.

Transcripción en Eucariontes

a) Iniciación:
La ARN polimerasa II se une a una zona del ADN llamada promotor que indica dónde debe comenzar la síntesis de ARNm y cuál de las dos hebras del ADN debe ser transcrita.



b) Elongación:
Después del unirse al promotor, la enzima se desplaza en sentido 3′-5′, mientras que la cadena de ARNm se a formando en sentido 5′-3′.
Cuando se han transcrito unas 30 bases del gen, al ARNm en formación se le añade una caperuza (metil-guanosíntrifosfato) al extremo 5′, que será reconocida por los ribosomas como el lugar de inicio de la traducción.
Se transcriben tanto los intrones como los exones.
A medida que la enzima se desplaza, el ADN recupera su configuración original de doble hélice.

c) Finalización:
El proceso finaliza cuando la ARN polimerasa II transcribe la secuencia TTATTT.
Inmediatamente después actúa otra enzima, la poli-A polimerasa que añade una cola de poli-A (150 a 200 adeninas) en el extremo 3′ del ARNm.
Esta molécula recién sintetizada que posee secuencias intrónicas y exónicas y posee una caperuza y una cola, se denomina ARNm transcripto primario.
d) Maduración:
Se produce en el núcleo y la hace un enzima llamada RNPpn, que elimina los intrones formados.
Posteriormente las ARN ligasas empalman los exones y forman el ARNm.

El Código Genético

El código genético viene a ser como un diccionario que establece una equivalencia entre las bases nitrogenadas del ARN y el lenguaje de las proteínas, establecido por los aminoácidos.
Después de muchos estudios se comprobó que a cada aminoácido la corresponden tres bases nitrogenadas o tripletes (61 tripletes codifican aminoácidos y tres tripletes carecen de sentido e indican terminación de mensaje).
El código genético tiene una serie de características:
– Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.
– No es ambigüo, pues cada triplete tiene su propio significado.
– Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura.
Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay codones sinónimos.
– Carece de solapamiento, es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas.
– Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5′-3′.