Proceso de replicación del ADN
En la replicación semiconservadora, cada cadena sirve de patrón para la formación de una nueva cadena. El proceso de replicación consiste en la separación de las dos cadenas del ADN y en la síntesis de otras dos nuevas con una secuencia de bases complementaria.
La replicación del ADN, que ocurre una sola vez en cada generación celular, necesita de muchos "ladrillos", enzimas, y una gran cantidad de energía en forma de ATP (después de la fase de replicación S, las células pasan a una fase G para recuperar energía para la siguiente fase de la división celular). La velocidad de replicación del ADN en el ser humano es de 50 nucleótidos por segundo, y en procariotas de 500/segundo.
Para ello requiere:
Helicasas
Topoisomerasas
ADN polimerasa
ADN ligasa.
ARN primasa
Proceso
Primero se separan las dos cadenas de nucleótidos y, una vez separadas, van entrando los nucleótidostrifosfato complementarios de cada uno de los de las cadenas del ADN. Las enzimas ADN polimerasas los unen entre sí formando dos nuevas cadenas complementarias de cada una de las cadenas del ADN original.
El ADN antes de replicarse, debe desenrollar su doble hélice. Las enzimas helicasas son las que rompen los puentes hidrógeno entre las cadenas complementarias.
Se requiere una secuencia específica de nucleótidos: el origen de la replicación.
ADN polimerasa: cataliza la formación de un enlace fosfodiéster entre el nuevo desorrirribonucleótido trifosfato y la cadena que se sintetiza. Se liberan dos moléculas de ácido fosfórico y la energía necesaria para formar el enlace fosfodiéster proviene de la hidrólisisis de los enlaces entre fosfatos.
En la zona de síntesis se observa la llamada burbuja de replicación, pudiéndose producir hasta 100 a la vez.
En cualquier extremo de la burbuja la molécula forma una estructura en forma de Y, la horquilla de replicación.
Las flechas indican las horquillas de replicación. En procariotas hay un único origen, y en eucariotas hay muchos.
La ADN polimerasa tiene unas restricciones:
-Sólo unen nucleótidos en el sentido 5’---3’, por lo que al ser las dos cadenas antiparalelas, sólo una se puede sintetizar de forma continua: es la hebra adelantada. La otra, la hebra retardada, se sintetiza de forma discontinua, a partir de fragmentos de ADN que la ADN polimerasa va sintetizando sobre el ADN patrón, según la hélice se va abriendo. Son los denominados fragmentos de Okazaki, que se unirán posteriormente mediante la ADN ligasa.
-Además, sólo pueden elongar cadenas, no las forman de nuevo, por lo que para que se dé la síntesis de la cadena retardada, no basta con el ADN molde. Es necesario que exista un cebador: una cadena previa, con un extremo OH3’ de un nucleótido, al que se puedan seguir uniendo otros nucleótidos. Este cebador es una corta cadena de ARN, cuya síntesis la realiza la ARN primasa.
Maduración. En ella se unen los fragmentos de Okazaki y se eliminan los fragmentos de ARN que son sustituidos por ADN.
Las topoisomerasas para aliviar la tensión y de las proteínas de unión a cadena simple para mantener separadas las cadenas abiertas.
LA ADN polimerasa, además de participar en la elongación, desempeña una función correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3', que le confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de éste. Es importante que existan estos mecanismos de corrección ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del ADN darían lugar a mutaciones.
Para terminar, son necesarios unos enzimas para duplicar las histonas que forman parte de los nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora.
En procariotas
Es circular y ocurre en tres etapas
- Desenrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c.
Interviene en ello el replisoma, un conjunto de enzimas que intervienen conjuntamente para realizar esta función.
- Las helicasas, que facilitan el desenrollamiento.
- Las girasas y topoisomerasas, que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.
- Actuan las proteinas SSBP que se unen a la hebra molde para que no vuelva a enrollarse.
- Síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
- Actuan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.
- Intervienen las ADN polimerass I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III
- Actua la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.
- La cadena 3´-5´es leida por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas (hebra adelantada). En la cadena 5´-3´ que no puede ser leida directamente, se van leyendo pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se unen. Esta es la hebra retardada.
- La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (=primasa). Este cebador es eliminado posteriormente.
El enzima principal , el vigilante, es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como:
- Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.
- ADN polimerasa I que rellena correctamente el hueco.
- ADN ligasa que une los extremos corregidos.
Extraido de http://www.um.es/molecula/dupli00.htm
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