D.1.1 Replicación del ADN

Replicación del ADN

Siempre que ocurre una división celular, todos los componentes, tanto los orgánulos, como el material genético deben de replicarse, de manera que cada célula hija reciba el mismo material genético de la célula inicial.

Reacción semiconservativa

Durante el proceso de la replicación del ADN, se separan las dos hebras del ADN, y se sintetizan nuevas hebras a base de ellas gracias a la complementariedad de bases. Es por ello que se dice que es una reacción semiconservativa.

Enzimas de la replicación

Para que el proceso de replicación del ADN pueda ocurrir, se requiere de las siguientes enzimas:

• Helicasa

• ADN Polimerasa III

• ADN Primasa

• Topoisomerasa / Enzima girasa

• ADN Polimerasa I

• ADN Ligasa

Helicasa

En eucariotas, el primer paso es desenrollar al ADN (que está superenrollada debido a la asociación con proteínas histonas).

Luego, la helicasa se encarga de separar las dos hebras del ADN al romper los puentes de hidrógenos formados entre las timinas y adeninas (2), y las guaninas y citocinas (3).

ADN Polimerasa III

Es una enzima que se encarga de crear una hebra complementaria a la hebra original del ADN, para así poder formar dos copias exactas de ADN. La ADN Polimerasa III debe de unirse al primer / cebador para iniciar el proceso. Si se equivoca en el proceso puede volver atrás y corregir.

Direccionalidad de la replicación del ADN

La replicación del ADN es un proceso que ocurre en dirección 5 prima → 3 prima. El ADN polimerasa III, sintetizará la nueva hebra siempre en dirección 5 prima a 3 prima. Es por ello que van a haber dos hebras:

• Hebra líder

• Hebra rezagada

Hebra líder

La hebra que se sintetiza de manera continua durante la replicación del ADN, siguiendo la dirección de la helicasa. Se sintetiza a partir de la hebra que va en dirección 3 prima a 5 prima.

Hebra rezagada

La hebra que se sintetiza de manera discontinua a partir de la hebra original que va en dirección 5 prima a 3 prima. Como el ADN Polimerasa III solo puede moverse en dirección 5 → 3, esta lo hará mediante pequeños fragmentos llamados fragmentos de Okazaki.

Fragmentos de Okazaki

Son los fragmentos que se sintetizan durante la replicación de la hebra rezagada, formando secuencias cortas en dirección 5 prima a 3 prima.

ADN Ligasa

Es una enzima que se encarga de unir los fragmentos de Okazaki en la hebra rezagada durante la replicación del ADN, sellando las discontinuidades para formar una hebra continua.

Cebador / primer

El cebador es un fragmento de ARN que permite que el ADN Polimerasa III pueda empezar a construir una hebra complementaria e ir añadiendo nucleótidos a la nueva hebra. El cebador es generado por el ADN primasa.

ADN Primasa

Es una enzima que se encarga de producir al cebador, y por tanto, que se pueda empezar el proceso de replicación del ADN.

Enzima girasa

Es una enzima que se encarga de reducir la presión en la doble hélice de ADN que sigue envuelto, para evitar que se sobreenrrolle. Asimismo, hay una serie de proteínas que se encargan de evitar que las hebras se vuelvan a unir después de que la helicasa haya realizado su función.

ADN Polimerasa I

Es la enzima responsable de eliminar al cebador después de haberse sintetizado la hebra, sustituyéndola por ADN, para finalizar con la replicación.

PCR

La PCR, o reacción en cadena de la polimerasa, es una técnica utilizada para amplificar fragmentos específicos de ADN, permitiendo obtener múltiples copias de una secuencia de interés.

Taq Polimerasa

En este proceso se calienta el ADN para poder romperlo en dos hebras (rotura enlaces de hidrógeno), utilizando a la Taq Polimerasa (que soporta tales temperaturas), de forma que puede hacer lo mismo que el ADN Polimerasa III.

Electroforesis en gel

Es una técnica utilizada para separar los fragmentos de ADN generados a partir de la PCR. En esta técnica se utiliza un gel poroso a través del cual se aplica una corriente eléctrica. Como el ADN es -, este se moverá hacia el polo positivo. Aquellos fragmentos moleculares más pequeños llegarán más lejos.

Luego se tiñe el gel con bromuro de etidio (cuidado: mutagénico), y se observa bajo luz ultravioleta para visualizar los fragmentos de ADN.

Aplicaciones de la electroforesis en gel

Este método tiene diversas aplicaciones:

• Realizar pruebas de paternidad

• Investigaciones forenses.

• Sospechosos de crímenes, y así determinar culpable.