REPLICACIÓN DEL ADN
Deberás repasar los conceptos generales de la estructura del ADN (sobre todo la orientación 5' 3' de una cadena y 3' 5' de la otra, eso de que eran antiparalelas) y el Ciclo Celular.
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La replicación del ADN es un proceso por el que esta molécula hace una copia exacta de sí misma. Recuerda que eso ocurría en el periodo S de la Interfase.
Watson y Crick previeron cómo tenía que suceder pero no pudieron demostrarlo.
En principio nos encontramos con un problema: hay dos cadenas de nucleótidos en una molécula de ADN (es doble como recordarás). Además están enrolladas helicoidalemente, uniéndose por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Pues bien, para hacer una copia hay que abrir el mecanismo y desenrollarlo para copiar cada cadena por separado.
Hubo tres hipótesis: conservativa, dispersiva y semiconservativa (esta última es la buena). Lee el punto 2.1 y trata de entender la diferencia entre ellas. Básicamente, lo que ocurre es que de cada cadena de la molécula de ADN se hace una copia complementaria y se une finalmente a la cadena antigua que le sirvió de molde. Es decir se obtienen dos moléculas de ADN exactamente iguales que tienen cada una una cadena vieja y otra nueva (semiconservativa).
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Vamos a distinguir entre el proceso en procariotas y en eucariotas. Tienen muchas cosas en común, pero comenzaremos por lo más sencillo: procariotas (tienen solamente un cromosoma circular)
Hay que desmontar la doble hélice para poder actuar sobre ella y hacer las copias de cada cadena. Sería como cuando nos vamos a duchar, es necesario que nos quitemos la ropa progresivamente cazadora-jersey-camisa-camiseta) para poder limpiar bien el cuerpo con jabón. Luego nos secamos y nos volvemos a vestir progresivamente también (camiseta-camisa-jersey-cazador). Cada proceso lo hace una enzima diferente.
Se deben cortar de alguna manera los puentes de hidrógeno (helicasas).
Se debe desenrollar la hélice (topoisomerasas).
Se deben separar bien las dos cadenas (proteínas SSB)
Se debe comenzar la replicación sintetizando una cadena corta de ARN (primas) y...
A añadir nucleótidos en dirección 5'3'. Es decir eso que hacíais tan bien el curso pasado:
A-T-T-T-T-G-G-G-A-G-T-A-A-T-G-C
T-A-A-A......
¿Podrías seguir verdad?
Bueno, pues eso tan simple son reacciones químicas donde hay que construir un enlace fosfodiester entre el extremo 3' de la molécula y el nuevo nucleótido que en la cadena anterior sería una "A" de Adenina, con gasto de ATP. Eso lo cataliza una enzima muy importante ADN-polimerasa III.
Lee con atención el papel de las enzimas que intervienen en la replicación antes de seguir.
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Una vez entendido esto, hay que pensar en otras cuestiones no menos importantes:
Se forma una burbuja de replicación como la de la figura que os pongo al lado, no como la de la página 238.
Ahora hay un sentido en el que a medida que se abre se pueden añadir nuevos nucleótidos (dirección 5'3') y otra que a medida que se abre hay que esperar un trozo para poder empezar a añadir nucléotidos en ese sentido. La primera es más rápida, la hebra adelantada o líder, esa añade un nucleótido cada vez que se abre la cadena, de forma continua. La segunda no puede hacer eso y va por trozos que se llaman fragmentos de Okazaki.
Siempre que se inicia una cadena nueva de ADN no puede hacerse con ADN, sino con ARN, es lo que se llama cebador. Lo hace una enzima llamada ARN polimerasa o primasa. La hebra líder sólo tiene un cebador y ya sola se va completando. La hebra retardada necesita un cebador en cada fragmento de Okazaki. Se sintetizan varios nucleótidos de ARN y luego todo ADN.
Lee con atención y fijándote en los dibujos para poder atar cabos sobre este complicado proceso.
Luego, hay que eliminar los cebadores de ARN porque la cadena es entera de ADN. Lo hace la ADN polimerasa I. En su lugar hay que sintetizar el ADN que corresponda. Eso es fácil porque se va quitando un nucleótido de ARN y se va metiendo uno de ADN. El problema es cuando se llega al primero de ARN, porque no se puede unir a nada anterior (es extremo 5'), entonces entra la ADN ligasa.
Cuando hay varios fragmentos de Okazaki a los que ya se les ha quitado el cebador, hay que unirlos. Eso lo hace la ADN ligasa.
Hay que saber que este proceso puede cometer errores en la copia pero que hay mecanismos de corrección. Es la propia ADN polimerasa la que va revisando que los nucleótidos introducidos son los adecuados y si no es así, los quita y mete los buenos. A veces falla y se produce por tanto una mutación.
Siempre que se inicia una cadena nueva de ADN no puede hacerse con ADN, sino con ARN, es lo que se llama cebador. Lo hace una enzima llamada ARN polimerasa o primasa. La hebra líder sólo tiene un cebador y ya sola se va completando. La hebra retardada necesita un cebador en cada fragmento de Okazaki. Se sintetizan varios nucleótidos de ARN y luego todo ADN.
Lee con atención y fijándote en los dibujos para poder atar cabos sobre este complicado proceso.
Luego, hay que eliminar los cebadores de ARN porque la cadena es entera de ADN. Lo hace la ADN polimerasa I. En su lugar hay que sintetizar el ADN que corresponda. Eso es fácil porque se va quitando un nucleótido de ARN y se va metiendo uno de ADN. El problema es cuando se llega al primero de ARN, porque no se puede unir a nada anterior (es extremo 5'), entonces entra la ADN ligasa.
Cuando hay varios fragmentos de Okazaki a los que ya se les ha quitado el cebador, hay que unirlos. Eso lo hace la ADN ligasa.
Hay que saber que este proceso puede cometer errores en la copia pero que hay mecanismos de corrección. Es la propia ADN polimerasa la que va revisando que los nucleótidos introducidos son los adecuados y si no es así, los quita y mete los buenos. A veces falla y se produce por tanto una mutación.
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La replicación en eucariotas es un poco diferente. Hay muchos cromosomas y por tanto mucho más ADN que copiar. En vez de haber una burbuja de replicación hay muchas a la vez. Se llaman replicones.
Hay cinco tipos de ADN polimerasas y no tres como en procariotas.
Se deben sintetizar paralelamente las histonas que configuran la cromatina.
Hay un cebador al final del extremo 5' que no se puede sustituir por ADN, por lo que el ADN se acorta cada vez que se replica. Esto hace que se acorten los telómeros (son muy largos, en cualquier caso). Cada replicación pierde un trozo de ADN, por eso el número de realizaciones es limitado a lo largo de la vida.
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La ADN polimerasa tiene acción endonucleasa (añade nucleótidos nuevos) y exonucleasa (quita los nucleótidos que están mal colocados)
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