Replicación del ADN: enzimas, características y fases

Resumen

El texto explica el proceso de replicación del ADN, describiendo las enzimas clave como helicasas, topoisomerasas, ADN ligasas y proteínas SSB. También presenta sus tres características fundamentales: semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua. Por último, detalla la fase de iniciación, con la formación de la burbuja de replicación en el origen.

Puntos clave

La replicación del ADN es semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua.
Las helicasas separan y desenrollan las dos cadenas de ADN en el origen de replicación, formando una burbuja con dos horquillas.
Las topoisomerasas eliminan las tensiones del superenrollamiento cortando y volviendo a unir las cadenas.
Las ADN ligasas forman enlaces fosfodiéster que sellan las roturas de las cadenas de ADN.
Las proteínas SSB estabilizan el ADN monocatenario e impiden que las cadenas se vuelvan a unir.
El proceso consta de tres etapas: iniciación, elongación y terminación.
El origen de replicación es rico en adenina y timina, aunque su secuencia varía según la especie.

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Enzimas Clave en la Replicación del ADN

Helicasa

Las helicasas inducen la separación y el desenrollamiento de las dos cadenas de ADN en el origen de la replicación. Dos helicasas trabajan simultáneamente, desenrollando las cadenas de ADN en sentidos opuestos a partir del origen. Se genera, a partir del origen, una burbuja de replicación que tiene dos mitades. Cada mitad de la burbuja se llama horquilla de replicación.

Topoisomerasa

Las topoisomerasas eliminan las tensiones del superenrollamiento generadas en la doble hélice a medida que las horquillas de replicación avanzan. Actúan cortando las cadenas de ADN para, una vez eliminadas las tensiones, volver a empalmarlas mediante enlaces fosfodiéster.

ADN Ligasas

Las ADN ligasas catalizan la formación de un enlace fosfoéster entre el grupo 5' fosfato de un nucleótido de una cadena y un extremo 3' de un nucleótido de una cadena contigua. Por tanto, son capaces de sellar roturas en las cadenas de ADN y restablecer la continuidad de las mismas.

Proteínas SSB

También llamadas proteínas de unión a cadena simple, tienen la misión de estabilizar el ADN monocatenario, ya que se unen a las cadenas separadas por las helicasas e impiden que vuelvan a juntarse mediante el apareamiento de las bases complementarias.

Características de la Replicación del ADN

La replicación del ADN posee tres características fundamentales: es semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua.

Replicación Semiconservativa

Durante la replicación, la molécula de ADN se separa en sus dos cadenas de nucleótidos, y cada una de ellas dirige la síntesis de su cadena complementaria. El resultado son dos moléculas de ADN idénticas, cada una de las cuales está formada por la asociación de una cadena nueva y una antigua.

Replicación Bidireccional

A partir del origen de replicación, esta se extiende en ambos sentidos.

Replicación Semidiscontinua

Este mecanismo está condicionado por el apareamiento antiparalelo de las dos cadenas de ADN y la actividad polimerasa 5'-3' de la ADN polimerasa.

Proceso de la Replicación del ADN

Consta de tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

Fase de Iniciación

En esta fase se forma la burbuja de replicación. La replicación comienza a partir de una secuencia determinada del genoma que se denomina origen de replicación. Esta secuencia es diferente dependiendo de la especie, pero en todas es rica en adenina y timina.

En el inicio de la replicación intervienen las siguientes moléculas:

Helicasas: Estas enzimas reconocen las secuencias de nucleótidos ricas en timina y adenina que constituyen el origen de replicación e interactúan con ella, induciendo la separación y el desenrollamiento de las cadenas mediante la rotura de los enlaces de hidrógeno.
Proteínas SSB: Se unen a las cadenas recién formadas impidiendo que vuelvan a juntarse.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa que la replicación del ADN sea semiconservativa?

Significa que cada una de las dos cadenas originales dirige la síntesis de una cadena complementaria nueva. Así, cada molécula hija conserva una cadena antigua y una nueva.

¿Qué función tienen las proteínas SSB?

Las proteínas SSB se unen a las cadenas de ADN separadas por las helicasas. Así impiden que vuelvan a juntarse mediante el apareamiento de bases complementarias.

¿Qué hacen las topoisomerasas durante la replicación?

Eliminan las tensiones del superenrollamiento que se generan en la doble hélice a medida que avanzan las horquillas de replicación. Para ello cortan las cadenas y luego las vuelven a empalmar.