Ciclo celular y replicación del ADN en procariotas: fases y mecanismos

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Resumen

El documento explica las fases de la interfase del ciclo celular (G1, S y G2) y el proceso de replicación del ADN en procariotas, con sus etapas de iniciación y elongación. Describe el papel de la helicasa, la ADN polimerasa y la primasa, así como la direccionalidad de la síntesis y la necesidad del cebador de ARN.

Puntos clave

  • La interfase ocupa la mayor parte del ciclo celular y en ella la célula crece y duplica su material genético.
  • En la fase G1 se sintetizan proteínas para el crecimiento celular; en la fase S se replica el ADN; en la fase G2 se preparan los componentes para la división.
  • La helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas y abre la doble hélice.
  • La ADN polimerasa sintetiza la nueva cadena en sentido 5' → 3' y tiene actividad polimerasa y exonucleasa.
  • La ADN polimerasa no puede iniciar la síntesis desde cero: necesita un cebador de unos 10 nucleótidos de ARN sintetizado por la primasa.
  • Las dos hebras de ADN son antiparalelas, por lo que la síntesis se realiza de forma continua en una y discontinua en la otra.

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El Ciclo Celular: Interfase y División

La interfase es el periodo que transcurre entre dos mitosis sucesivas y ocupa la mayor parte del ciclo celular. En ella, la célula aumenta de tamaño y duplica su material genético.

Fases de la Interfase

  • Fase G1: Se sintetizan las proteínas necesarias para que la célula aumente de tamaño. Comienza al acabar la fase M hasta que empieza la fase S.
  • Fase S: Se produce la replicación del ADN y se sintetizan las nuevas histonas. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas unidas por un centrómero.
  • Fase G2: En ella la célula puede aumentar más de tamaño. Se transcriben y traducen genes que codifican las proteínas necesarias para que la célula se divida y se duplican los centriolos. Se finaliza en el momento que se inicia la condensación de los cromosomas para comenzar la mitosis.

Replicación del ADN en Procariotas

El proceso de replicación en células procarióticas se divide en varias etapas clave:

Fase de Iniciación

Consiste en el desenrollamiento y la apertura de la doble hélice.

El Complejo ADN-Proteínas

Son todas las moléculas que han llegado juntas y se sitúan en el mismo sitio. Este complejo se une a una helicasa, enzima que va rompiendo los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y que provoca que la doble hélice se abra como una cremallera.

Fase de Elongación

En ella se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra de la doble hélice original. Intervienen enzimas, como la ADN polimerasa, con las siguientes funciones:

Funciones de la ADN Polimerasa

  • Actividad polimerasa.
  • Actividad exonucleasa.

Mecanismo de Elongación en Procariotas

Es el mismo mecanismo para las dos hebras de ADN.

Direccionalidad de la Síntesis

La ADN polimerasa recorre las hebras molde en sentido 3' $\rightarrow$ 5' y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3' hasta que se forman las hebras replicadas. Luego, la nueva hebra que se va formando crece en dirección 5' $\rightarrow$ 3'.

Mecanismo de Horquillas de Replicación

La ADN pol I tiene actividad reparadora. Las ADN polimerasas unen nucleótidos solamente en uno de los sentidos ya que las hebras son antiparalelas.

Necesidad del Cebador

La ADN polimerasa no puede iniciar de cero la síntesis de una nueva cadena de ADN; necesita un fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN. Este cebador es sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa. Una vez comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN sintetizada actúa como cebador.

Preguntas frecuentes

¿Qué ocurre en la fase S del ciclo celular?

En la fase S se produce la replicación del ADN y se sintetizan nuevas histonas. Cada cromosoma queda formado por dos cromátidas unidas por un centrómero.

¿Para qué sirve el cebador en la replicación del ADN?

La ADN polimerasa no puede comenzar la síntesis sin un fragmento inicial de ARN de unos 10 nucleótidos. Este cebador lo sintetiza la primasa y, después, la propia cadena de ADN actúa como cebador.

¿Qué función tiene la helicasa?

La helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, provocando que la doble hélice se abra como una cremallera.

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Test

1. ¿En qué fase del ciclo celular se replica el ADN?
2. ¿Qué enzima rompe los enlaces de hidrógeno y abre la doble hélice?
3. ¿En qué sentido sintetiza la ADN polimerasa la nueva hebra?
4. ¿Quién sintetiza el cebador de ARN?
5. ¿Cuántos nucleótidos aproximadamente tiene el cebador?

Preguntas generadas con IA a partir del documento: comprueba las respuestas con el texto.