Replicación del ADN: fases, enzimas y síntesis de las cadenas hijas

Resumen

El documento explica el proceso de replicación del ADN, desde la iniciación en el origen de replicación y la formación de la burbuja, hasta la elongación de las cadenas adelantada y retrasada y la terminación. Describe las enzimas implicadas, como helicasas, primasas, polimerasas y ADN ligasa, y el papel de los fragmentos de Okazaki.

Puntos clave

La replicación comienza en el origen de replicación, una secuencia rica en adenina y timina que se separa con facilidad porque la unión A-T tiene dos puentes de hidrógeno.
Las helicasas separan las hebras, las proteínas SSB las estabilizan y las topoisomerasas alivian la tensión torsional.
En cada horquilla se sintetizan una cadena adelantada, de síntesis continua, y una cadena retrasada, de síntesis discontinua.
La cadena retrasada se forma en fragmentos de Okazaki, cada uno iniciado por un cebador de ARN.
La ADN polimerasa I elimina los cebadores de ARN y rellena los huecos mediante traslación de mella, y la ADN ligasa cierra las mellas.
En procariotas hay un único replicón en el ADN circular, mientras que en eucariotas hay varios replicones en el ADN lineal.

Ponte a prueba

Replicación del ADN

1. Iniciación: Formación de la burbuja de replicación

La replicación comienza a partir de una secuencia determinada del genoma denominada origen de replicación. Esta secuencia es rica en adenina (A) y timina (T). Dado que la unión entre A y T se realiza mediante dos puentes de hidrógeno, es más débil y, por tanto, más fácil de romper que la unión entre citosina (C) y guanina (G). Esto facilita la separación de las hebras de ADN necesaria para iniciar el proceso.

En esta etapa intervienen moléculas clave como:

Helicasas: encargadas de separar las hebras.
Proteínas SSB: que estabilizan las hebras separadas.
Topoisomerasas: que alivian la tensión torsional.

El resultado es la apertura de la burbuja de replicación, con sus horquillas avanzando en sentidos opuestos. Cada horquilla constituye una unidad de replicación o replicon. En células procariotas existe un único replicon en su cadena de ADN circular, mientras que en células eucariotas hay varios replicones a lo largo de sus cadenas de ADN lineal.

2. Elongación de las cadenas de ADN hijas

Las ADN polimerasas se unen a las cadenas molde recién separadas en la burbuja e inician la síntesis de las cadenas hijas complementarias. En cada horquilla de replicación se sintetizan una cadena adelantada y una retrasada.

Síntesis de la cadena adelantada

Es complementaria de la cadena molde 3'→5' y se forma en el mismo sentido de apertura de la horquilla. Intervienen:

ADN primasa: sintetiza el ARN cebador.
ADN polimerasa III: cataliza la síntesis continua en sentido 5'→3'.

Síntesis de la cadena retrasada

Es complementaria de la cadena molde 5'→3', por lo que se sintetiza en forma de pequeñas piezas discontinuas, los fragmentos de Okazaki, que se fabrican en el sentido inverso al de la apertura de la horquilla. Intervienen:

ARN primasa: sintetiza el ARN cebador.
ADN polimerasa III: cataliza la síntesis en sentido 5'→3'.
ADN polimerasa I: gracias a su actividad exonucleasa (5'→3') y polimerasa (5'→3'), pone en marcha una reacción llamada traslación de mella.
ADN ligasa: cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre ambos extremos de la mella, cerrándola y obteniendo una cadena completa de ADN.

3. Terminación: Separación de las dos moléculas hijas de ADN

En esta fase final, se separan las dos moléculas hijas de ADN. Es importante destacar que el mecanismo difiere entre células procariotas y eucariotas.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se inicia la replicación en zonas ricas en adenina y timina?

Porque la unión entre A y T se realiza mediante dos puentes de hidrógeno, lo que la hace más débil y fácil de romper que la unión C-G. Esto facilita la separación de las hebras necesaria para iniciar el proceso.

¿Qué diferencia hay entre la cadena adelantada y la retrasada?

La cadena adelantada se sintetiza de forma continua en el mismo sentido de apertura de la horquilla. La cadena retrasada se sintetiza en pequeños fragmentos discontinuos, los fragmentos de Okazaki, en sentido inverso a la apertura.

¿Qué función cumple la ADN ligasa?

Cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre los extremos de la mella, uniendo los fragmentos de Okazaki y obteniendo una cadena completa de ADN.