El mecanismo de la duplicación del ADN

16 01 2016

Duplicación del ADN en células procariotas

La duplicación en las bacterias se desarrolla, básicamente, en dos fases:

- Fase de iniciación

- Fase de elongación

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·         Fase de iniciación.  Hay una secuencia de nucleótidos en el ADN, denominada oriC “origen de la replicación” que actúa como señal de iniciación de todo el proceso de duplicación. El proceso se inicia con un enzima denominado helicasa que rompe los puentes de hidrógeno entre las dos hebras complementarias y las separa. Otras enzimas, las topoisomerasas, eliminan las tensiones y los superenrollamientos que se producen en la molécula al romperse la doble hélice.

Las proteínas estabilizadoras (SSB) mantienen la separación de las dos hebras complementarias, y se inicia la formación de la horquilla de replicación. El proceso es bidireccional, es decir, hay una helicasa que trabaja en un sentido y otra que trabaja en sentido contrario. Las dos horquillas de replicación enfrentadas forman las denominadas burbujas u ojos de replicación.

·         Fase de elongación. En esta fase, además de las enzimas anteriores, intervienen las ARN polimerasas y las ADN-polimerasas.

En primer lugar, una ARN –polimerasa llamada primasa sintetiza un fragmento corto de ARN formado por unos diez nucleótidos, denominada primer, que actúa como cebador.

Después, la ADN-polimerasa III, partiendo del primer , empieza a sintetizar una hebra de ADN en sentido 5´ →  3´, a partir de nucleótidos trifosfato. Esta nueva hebra tiene un crecimiento continuo y se denomina hebra conductora.

Sobre la otra hebra (hebra retardada), que es antiparalela a la anterior, la ARN-polimerasa sintetiza unos cuarenta nucleótidos de ARN es un punto que dista unos mil nucleótidos de la señal de iniciación. A partir de estos, la ADN-polimerasa III sintetiza unos mil nucleótidos de ADN, y entonces se forma un fragmento de Okazaki. Este proceso se va repitiendo a medida que se van separando los dos filamentos patrón.

Posteriormente, interviene la ADN-polimerasa I que retira los segmentos de ARN y añade nucleótidos de ADN en su lugar. Finalmente, interviene la ADN-ligasa, que une los diferentes fragmentos de ADN sintetizados.

Duplicación del ADN en células eucariotas

La replicación del ADN en los organismos eucariotas es muy similar a la de los procariotas, aunque hay algunas diferencias:

·         El ADN de las células eucariotas está asociado a histonas, formando nucleosomas. Se ha observado que, durante la replicación, la hebra que sirve de patrón a la hebra conductora se queda con los histonas y ambas se enrollan juntos sobre los octámeros antiguos. La hebra retardada y la que le sirve de patrón se enrollan juntas sobre nuevos octámeros de histonas que llegan a los lugares de replicación para formar nuevos nucleosomas.

 

·         La longitud del ADN de un cromosoma eucariótico es mucho mayor que la del ADN bacteriano. Además, el proceso es bastante más lento  (50 n7s en eucariotas y 500 n/s en procariotas).

 

Se ha observado que en el ADN de un cromosoma no hay un solo origen de replicación, sino aproximadamente un centenar. En general, se forma unas cien burbujas de replicación, que se distribuyen irregularmente, por lo que hay regiones con muchas burbujas y regiones con muy pocas. Estas se activan de manera coordinada y constituyen las denominadas unidades de replicación o replicones.

 

·         Además, los fragmentos de Okazaki son más pequeños, de unos cien a doscientos nucleótidos, y el proceso de replicación se lleva a término durante el periodo S de la interfase, que dura, aproximadamente, de seis a ocho horas.


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