Mecanismos de Replicación, Transcripción y Traducción del ADN

Replicación del ADN

La replicación es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas.

Enzimas que intervienen en la replicación

• Topoisomerasas: desenrollan la doble hélice.
• Helicasas: rompen los enlaces por puente de hidrógeno que unen las dos hebras.
• Proteínas SSB (estabilizadoras): se unen a las hebras ya separadas e impiden que vuelvan a unirse.
• ARN polimerasa (primasa): en sentido 5'→3' replica unos 100 nucleótidos originando un fragmento de ARN llamado primer.
• ADN polimerasas: hay 3 tipos y son las encargadas de hacer la replicación del ADN y corregir errores.
• Ligasa: actúa uniendo los nucleótidos que, después de haber sido corregidos, han quedado sueltos.

Replicación en procariotas y eucariotas

• Procariotas: cromosoma formado únicamente por ADN. La replicación se inicia en un solo punto y es bidireccional. Los fragmentos de Okazaki son de 1000 nucleótidos.
• Eucariotas: material genético en forma de cromatina (ADN + proteínas) y la información genética en forma de cromosomas. La replicación es bidireccional y el fragmento de Okazaki es de 2000 nucleótidos.

Traducción del ADN

La traducción es el proceso de síntesis de cadenas polipeptídicas (proteínas), en el cual se cambia de lenguaje para pasar de una secuencia específica de nucleótidos a una secuencia específica de aminoácidos.

Elementos necesarios para la traducción

• ARNm
• Ribosomas
• ARNt
• Aminoácidos

Fases de la traducción

Inicio

La subunidad menor del ribosoma se une al ARNm encajándose la cabeza (guanina) del ARNm en una cavidad del ribosoma. La subunidad menor se desplaza hasta que encuentra el triplete AUG. El ARNt que transporta la metionina se coloca sobre la subunidad menor de manera que codón y anticodón se unen. En este momento se une la subunidad mayor y el ribosoma queda completo.

Elongación

En el ribosoma hay espacio para 2 tripletes, el sitio P ocupado por la metionina y el sitio A libre. Se lee el triplete siguiente y un ARNt transporta el aminoácido correspondiente hasta el sitio A. La subunidad mayor se encarga de unir los aminoácidos mediante enlace peptídico. Se desplaza todo el ribosoma hasta dejar libre el sitio A y que pueda leerse el siguiente triplete.

Terminación

La cadena de ARNm se va leyendo hasta que en el sitio A aparece un triplete que indica FIN. Se desprenden las dos subunidades, el ribosoma y la proteína. La cadena de ARN se hidroliza (trocea) y desaparece. Solo queda la proteína.

Transcripción del ADN

La transcripción es el proceso que consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original (ADN) a otra (ARN) que se pueda utilizar directamente para la síntesis de proteínas. Se forma una cadena de ARN cuya secuencia es la misma que una de las hebras de la doble hélice de ADN.

Elementos necesarios para la transcripción

• Una cadena de ADN que actúe como molde
• Ribonucleótidos trifosfato
• Enzimas

Fases de la transcripción

Iniciación

La ARN polimerasa reconoce unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas a las que se une. La ARN polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra para permitir la incorporación de ribonucleótidos.

Transcripción

Adición de sucesivos ribonucleótidos para formar ARN. La ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN leyéndola en sentido 3'→5', mientras que el sentido de síntesis de ARN es 5'→3'. La cadena de ARN sintetizada, al ser complementaria de la hebra de ADN que se utiliza como molde, es igual a la otra hebra. Es decir, si se quiere formar una copia de una hebra se utiliza la otra como molde. En los eucariotas, solo se transcribe un gen, nunca dos juntos, y para reconocer el promotor se necesita un conjunto de proteínas llamadas factor de transcripción. En procariotas se llama factor sigma.

Terminación

La ARN polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final de la transcripción, cerrándose la burbuja en el ADN.

Maduración (solo en eucariotas)

En el extremo inicial (5') se le añade una guanina especial a modo de cabeza. En el extremo final (3') se le añade una cadena de unos 100 nucleótidos de adenina. Eliminación de intrones: son secuencias de ARN transcrito que no deben traducirse. El ARN pequeño nuclear participa seleccionando los intrones que hay que eliminar. Los fragmentos que quedan, que no se han eliminado, se llaman exones. Una vez completada la maduración, el ARNm puede salir del núcleo.