Proceso de Replicación del ADN: Fases y Mecanismos Moleculares

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.