Replicación del ADN, Transcripción y Código Genético: Mecanismos Esenciales

Replicación del ADN: Características y Etapas

La replicación del ADN es un proceso semiconservador. En las dos nuevas moléculas de ADN de doble hélice producidas, uno de los filamentos es el antiguo, que actúa como molde, y el otro es el nuevo, constituido por la polimerización de nucleótidos libres sobre este molde, por complementariedad de las bases nitrogenadas. El ADN puede ser bicatenario o monocatenario (aunque este último es más extraño).

1. Señal de Iniciación

La replicación comienza en una secuencia de nucleótidos en el ADN, denominada origen de la replicación. En organismos con ADN circular, como las bacterias, el proceso ocurre en tres etapas:

2. Etapas de la Replicación

Etapa 1: Desenrrollamiento y Apertura de la Doble Hélice

Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, a cuyo conjunto se denomina replisoma:

• Helicasas: Facilitan el desenrollamiento.
• Girasas y Topoisomerasas: Eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrollamiento.
• Proteínas SSBP: Se unen a las hebras molde para que no vuelvan a enrollarse.

Etapa 2: Síntesis de Dos Nuevas Hebras de ADN

• Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5'-3', ya que la lectura se hace en el sentido 3'-5'.
• Intervienen las ADN polimerasas I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La ADN polimerasa III realiza la mayor parte del trabajo.
• La ADN polimerasa II corrige daños causados por agentes físicos.
• La cadena 3'-5' es leída por la ADN polimerasa III sin problemas.
• La cadena 5'-3' no puede ser leída directamente. Se lee en pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki) que crecen en sentido 5'-3' y que más tarde se unen. Esta es la hebra retardada, llamada así porque su síntesis es más lenta.
• La ADN polimerasa III necesita un cebador (ARN), sintetizado por una ARN polimerasa (primasa), para iniciar la síntesis. Este cebador es eliminado posteriormente.

Etapa 3: Corrección de Errores

El enzima principal que actúa es la ADN polimerasa III, que corrige los errores cometidos en la replicación. También intervienen otros enzimas:

• Endonucleasas: Cortan el segmento erróneo.
• ADN polimerasas I: Rellenan correctamente el hueco.
• ADN ligasas: Unen los extremos corregidos.

Transcripción en Eucariotas

La transcripción es el conjunto de procesos por los cuales la información almacenada en la secuencia de nucleótidos del ADN se transfiere a una secuencia de ARN complementaria.

Hay que tener en cuenta dos cosas:

1. Existen tres tipos de ARN polimerasa: I, II y III.
2. Los genes están fragmentados en zonas sin sentido (intrones) y zonas con sentido (exones). El ARN debe madurar y eliminar los intrones antes de ser funcional.

Fases de la Transcripción en Eucariotas

1. Desenpaquetamiento de las histonas.
2. Iniciación: La ARN polimerasa II se une a una zona del ADN llamada promotor.
3. Elongación: La síntesis continúa en sentido 5'-3'. Al poco tiempo, se añade una caperuza (metil-guanosín trifosfato) al extremo 5'.
4. Finalización: Parece estar relacionada con la secuencia TTATTT. Una poli-A polimerasa añade una cola de poli-A al pre-ARNm.
5. Maduración: Se produce en el núcleo. Un enzima llamado RNPpn elimina los intrones. Posteriormente, las ARN ligasas empalman los exones, formando el ARNm maduro.

Características del Código Genético

• Está formado por tripletes de ARN denominados codones.
• El sentido de lectura es 5'-3' en el ARNm, y la proteína se sintetiza siempre de N a C. El triplete de ARNt que se aparea con el codón de ARNm se denomina anticodón.
• El código genético no se solapa. Los tripletes se leen de forma consecutiva.
• De los 64 codones posibles, 3 no tienen sentido (no especifican ningún aminoácido) y son señales de terminación.
• Es degenerado: existen tripletes sinónimos. Aunque se produzca un error en la copia de un nucleótido, se mantiene la colinealidad entre el triplete y el aminoácido.
• Es universal (o casi universal): en la mayoría de procariotas y eucariotas, el significado de los codones es el mismo.