Replicación del ADN: enzimas y proceso de duplicación

Resumen

El documento explica la replicación del ADN, el proceso por el que una molécula progenitora da lugar a dos moléculas hijas idénticas. Describe las enzimas implicadas, como las ADN polimerasas, la ARN primasa, las helicasas, las topoisomerasas, las nucleasas y las ADN ligasas, y su función en cada etapa.

Puntos clave

La replicación del ADN produce dos moléculas hijas de secuencia idéntica a la progenitora.
Las ADN polimerasas sintetizan las cadenas hijas con actividad 5'→3', añadiendo nucleótidos en el extremo 3'OH.
La ARN primasa sintetiza cebadores de ARN que proporcionan el extremo 3'OH necesario para iniciar la síntesis.
Las helicasas desenrollan y separan las cadenas en el origen, formando la burbuja de replicación con dos horquillas.
Las topoisomerasas eliminan las tensiones de superenrollamiento cortando y volviendo a unir las cadenas; la mejor estudiada es la girasa del ADN.
Las ADN ligasas forman enlaces fosfodiéster para sellar roturas y restablecer la continuidad de las cadenas.

Ponte a prueba

La replicación del ADN es el proceso por el cual, a partir de una molécula de ADN progenitora, se sintetizan dos nuevas moléculas de ADN hijas de secuencia idéntica a la del ADN original. Es decir, permite al ADN duplicarse.

Elementos de la Replicación del ADN

ADN Polimerasas

Son las enzimas responsables de la síntesis de las cadenas hijas del ADN. Tienen actividad polimerasa 5' -> 3', pues alargan la cadena nucleotídica por adición de nucleótidos en su extremo 3' OH. Cada tipo de ADN polimerasa desempeña una función específica, pero todas ellas comparten las mismas propiedades fundamentales.

ARN Primasa

Es una ARN polimerasa ADN-dirigida, es decir, se trata de una polimerasa que sintetiza cadenas cortas de ARN usando como molde una cadena de ADN. Esas cadenas de ARN son los cebadores que proporcionan los extremos 3'OH libres que necesitan las ADN polimerasas para comenzar a sintetizar.

Nucleasas

Son enzimas que introducen cortes en las cadenas de ADN; para ello, hidrolizan los enlaces fosfodiéster que unen a los nucleótidos en el ácido nucleico. Pueden ser exonucleasas y endonucleasas:

Las exonucleasas eliminan nucleótidos a partir de los extremos de las cadenas de ADN.
Las endonucleasas introducen cortes en el interior de las cadenas.

Helicasas

Inducen el desenrollamiento y separación de las dos cadenas de ADN complementarias en el origen de la replicación.

Dos helicasas trabajan simultáneamente desenrollando las cadenas de ADN en sentidos opuestos a partir del origen. De esta forma se genera una burbuja de replicación que tiene dos mitades. Cada mitad de la burbuja se llama horquilla de replicación.

Topoisomerasas

Eliminan las tensiones de superenrollamiento generadas en la doble hélice del ADN, a medida que las horquillas de replicación avanzan.

Actúan cortando las cadenas para, volver a empalmarlas mediante enlaces fosfodiéster.

La topoisomerasa mejor estudiada es la girasa del ADN.

ADN Ligasas

Catalizan la formación de un enlace éster fosfórico entre el grupo 5' fosfato de un nucleótido de una cadena y el 3' OH de la desoxirribosa del nucleótido de una cadena contigua. Así, son capaces de sellar roturas en las cadenas de ADN y restablecer la continuidad en las mismas.

Las ADN polimerasas poseen actividad exonucleasa, pero no endonucleasa.

Preguntas frecuentes

¿Qué función cumple la ARN primasa en la replicación del ADN?

La ARN primasa es una ARN polimerasa ADN-dirigida que sintetiza cadenas cortas de ARN, llamadas cebadores. Estos proporcionan los extremos 3'OH libres que las ADN polimerasas necesitan para comenzar a sintetizar.

¿Qué es una burbuja de replicación?

Es la región que se forma cuando dos helicasas desenrollan las cadenas de ADN en sentidos opuestos desde el origen de replicación. Cada una de sus dos mitades se denomina horquilla de replicación.

¿Qué diferencia hay entre exonucleasas y endonucleasas?

Las exonucleasas eliminan nucleótidos desde los extremos de las cadenas de ADN, mientras que las endonucleasas introducen cortes en el interior de las cadenas.