Replicación, transcripción y traducción del ADN: enzimas en procariotas y eucariotas

Replicación del ADN

La replicación del ADN es un proceso semiconservativo, bidireccional y semidiscontinuo. La enzima encargada de este proceso necesita una plantilla para copiar y un extremo al cual unirse. Esta enzima añade aproximadamente 1000 nucleótidos por segundo, permitiendo la síntesis de ADN in vivo y su reparación in vitro.

Mecanismos de la Replicación

• Helicasas: Estas enzimas desnaturalizan la doble hélice del ADN en los orígenes de replicación.
• Proteínas desestabilizadoras de hélice: Se unen a las hebras simples de ADN e impiden su renaturalización.
• ARN polimerasa (primasa): Sintetiza los primeros ARN que actúan como cebadores.

La replicación es bidireccional, ya que la horquilla replicativa avanza en ambos sentidos. Además, es semidiscontinua debido a la forma en que se sintetizan las nuevas hebras.

Enzimas en la Replicación del ADN

Procariotas

• ADN Polimerasa I (ADN Pol I): Polimeriza añadiendo desoxirribonucleótidos en el extremo 3'.
• ADN Polimerasa II (ADN Pol II): Posee actividad exonucleasa en dirección 3'-5' y polimeriza in vitro.
• ADN Polimerasa III (ADN Pol III): Replica el ADN in vivo.

Eucariotas

Las ADN polimerasas eucariotas se denominan con letras griegas: α, β, γ, δ.

• α (alfa): Replica el ADN.
• β (beta): Repara el ADN.
• γ (gamma): Replica el ADN en las mitocondrias.
• δ (delta): Participa en la replicación del ADN nuclear.

Transcripción del ADN

La transcripción es la síntesis de ARN complementario al ADN. Para este proceso, son necesarios ribonucleótidos trifosfato de A, C, G y U, así como cofactores sigma. Solo se transcribe el ADN en dirección 5'-3'.

Fases de la Transcripción en Procariotas

1. Iniciación: Se desnaturaliza la región del ADN donde se encuentra la ARN polimerasa. La ARN polimerasa, que no necesita cebador, se asocia al cofactor σ (sigma).
2. Elongación: Se polimerizan los ribonucleótidos.
3. Terminación: El terminador forma un lazo que produce la separación del ADN y la ARN polimerasa.

Código Genético

El código genético está constituido por tripletes de bases (codones) que codifican para un aminoácido (AA). Para un mismo aminoácido, puede existir más de un codón que lo codifique, por lo que se dice que el código genético es degenerado. Algunos codones no codifican para ningún aminoácido y actúan como señales de terminación. Además, el código genético se lee sin superposición, y los tripletes que codifican para un mismo aminoácido suelen diferenciarse en un solo nucleótido.

Traducción o Biosíntesis de Proteínas

La traducción es la síntesis de cadenas polipeptídicas a partir de la información contenida en el ARNm. Cada aminoácido se une a una molécula de ARNt por su extremo 3', formándose un aminoacil-tRNA. Para cada aminoácido, puede haber más de un ARNt. El ribosoma se desplaza en dirección 5'-3' a lo largo del ARNm, y se requiere energía (en forma de GTP) para este proceso. La traducción de un ARNm ocurre simultáneamente por muchos ribosomas, formando un polisoma.

Retrotranscripción: ARN a ADN

La retrotranscripción ocurre en los retrovirus, que son virus con ARN como material genético. Este proceso es catalizado por la enzima transcriptasa inversa, que es sintetizada por la célula infectada a partir de la información genética del virus.

Proceso de Retrotranscripción

1. El virus penetra en la célula y libera su ARN y la transcriptasa inversa.
2. A partir del ARN viral, la transcriptasa inversa sintetiza un ADN monocatenario, formándose un híbrido ARN-ADN.
3. Se elimina el ARN y el ADN monocatenario origina otra cadena, formándose un ADN bicatenario.
4. El ADN bicatenario se integra en el genoma de la célula huésped, formando el provirus.
5. El provirus se transcribe, originando ARNm con información viral.