Replicación, Transcripción y Traducción del ADN: Proceso Molecular

Flujo de la Información Genética

El flujo de la información genética se puede resumir en tres procesos fundamentales:

1. Replicación: Transmite el ADN a la descendencia en copias de sí mismo.
2. Transcripción: Crea el flujo de información necesario desde el ADN nuclear hasta el ARNr y ARNt citoplasmáticos por síntesis del ARNm.
3. Traducción: La información del ARNm es traducida por el ARNt y se sintetiza una proteína.

Replicación del ADN

Características principales:

• Semiconservativa
• Comienza en un origen de replicación
• Bidireccional y secuencial
• Semidiscontinua

Enzimas del Proceso de Replicación

• Helicasa: Desenrolla y separa las dos cadenas de la doble hélice.
• Girasa y Topoisomerasa: Relajan la tensión de la doble hélice mediante cortes y empalmes.
• Ligasa: Une los fragmentos de Okazaki entre sí y con la hebra conductora.
• ADN polimerasa: Responsable de la síntesis de la nueva cadena, añadiendo nucleótidos al extremo 3' de la cadena en crecimiento (acción exonucleasa).
• Primasa: Función ARN polimerasa que sintetiza cortos fragmentos de ARN complementarios de fragmentos de la cadena que se está replicando.

Fases de la Replicación Procariota

Iniciación

1. Proteínas específicas reconocen el origen de replicación y se unen a él.
2. La unión activa las helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno y separan las dos cadenas, formando una horquilla de replicación que, según avance, creará la burbuja de replicación.
3. Las SSB (proteínas de unión a cadena simple) se unen a las cadenas separadas e impiden que vuelvan a formar una doble hélice.
4. Se activan girasas y topoisomerasas, relajando la tensión en zonas próximas a la burbuja.
5. La helicasa extiende la burbuja en los dos sentidos de sus extremos en forma de Y.

Elongación

1. La primasa sintetiza los cebadores en dirección 5'-3'.
2. La primasa se separa de la cadena molde y la ADN polimerasa III inicia la elongación del cebador mediante la incorporación de los nucleótidos al extremo 3' libre.
3. En la cadena conductora, la elongación continuará hasta que se fusionen ambas horquillas.
4. En la cadena retardada, la ADN polimerasa se separa de la cadena molde cuando la elongación de la cadena alcanza el fragmento de Okazaki anterior.
5. La ADN polimerasa I se une a la cadena a nivel de los cebadores y los elimina mediante su actividad exonucleasa 5'-3', y los sustituye por ADN.
6. La ligasa une los fragmentos de Okazaki consecutivos, dando continuidad a la hebra retardada.
7. La ADN polimerasa III repara los posibles errores de replicación.

Replicación Eucariota

• Se inicia a la vez en varios puntos del cromosoma.
• Hay 5 tipos de ADN polimerasa para repartirse las tareas de elongación, eliminación de cebadores y corrección de errores.
• El ADN eucariota está unido a histonas, por lo que en la replicación se estructuran también los nucleosomas.

Transcripción del ADN a ARN

Iniciación

Se inicia cuando la ARN-polimerasa reconoce la zona de la molécula de ADN y se une a ella.

Elongación

Adición secuencial de ribonucleótidos catalizada por la ARN-polimerasa.

Terminación

La ARN-polimerasa alcanza una secuencia de ADN denominada señal o secuencia de terminación. En ese punto, la cadena de ARN se separa del ADN y de la transcriptasa, y el ADN recupera su estructura de doble hélice.

Maduración Procariota

Los ARNt y ARNr se sintetizan en forma de transcriptasas primarias que contienen numerosas copias de cada uno y serán cortados por enzimas, originando los ARN maduros.

Maduración Eucariota

• Exones: Secuencias de ADN que se transcriben y traducen.
• Intrones: Secuencias de ADN que se transcriben pero no se traducen.

ARN heterogéneo nuclear (ARNhn): ARN sintetizado directamente que contiene intrones.