Replicación del ADN en Procariotas: Mecanismos y Fases Clave

El Modelo Semiconservativo de la Replicación del ADN

Los experimentos demostraron que todas las moléculas de ADN tenían la misma densidad y contenían ¹⁴N y ¹⁵N en la misma proporción. Este resultado descartaba el modelo conservativo. En la segunda y tercera generación se mantuvo la banda intermedia y apareció una banda correspondiente a ADN con ¹⁴N. Esta conclusión descartaba la hipótesis dispersiva. El único modelo compatible con los resultados era el modelo semiconservativo.

Fases de la Replicación del ADN en Procariotas

La replicación del ADN en organismos procariotas se divide principalmente en dos etapas: la iniciación y la elongación. Durante la elongación, se lleva a cabo la corrección de errores.

Fase de Iniciación

La fase de iniciación consiste, básicamente, en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice del ADN. En el cromosoma bacteriano, la replicación tiene un origen único: se inicia en una región de ADN llamada oriC o punto de iniciación.

Durante esta fase, se producen varios acontecimientos clave:

• El punto de iniciación es reconocido por unas proteínas específicas.
• Las helicasas rompen los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, y la doble hélice se abre como una cremallera.
• En el lugar de origen de la replicación, alrededor de oriC, se forma una burbuja de replicación. Dentro de esta burbuja, hay dos zonas con forma de Y denominadas horquillas de replicación, donde se van a sintetizar las nuevas hebras de ADN. De ahí que se diga que la replicación es bidireccional.

Fase de Elongación

La fase de elongación es aquella en la que se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra de la doble hélice original. Además de las enzimas que actúan en la fase de iniciación, en la elongación intervienen las ADN polimerasas, de varios tipos (I, II y III).

Su función es doble:

1. Actividad Polimerasa

   Unen entre sí los nucleótidos que formarán el ADN. Para ello, recorren la hebra molde, seleccionan el desoxirribonucleótido cuya base es complementaria con la de la hebra molde, y lo unen. La energía para la formación del nuevo enlace se obtiene de la liberada en la hidrólisis del enlace entre dos grupos fosfatos del desoxirribonucleótido entrante.

2. Actividad Exonucleasa

   Eliminan nucleótidos cuyas bases nitrogenadas están mal apareadas, contribuyendo a la fidelidad de la replicación.

Mecanismo de la Elongación en Procariotas

La ADN polimerasa III recorre las hebras molde en sentido 3'→5', y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3' hasta que se forman las hebras replicadas; la nueva hebra que se va formando crece en la dirección 5'→3'. Como las dos cadenas del ADN son antiparalelas, el desarrollo de la elongación presenta ligeras variaciones según la hebra de que se trate.

Elongación de las Hebras Conductora y Retardada

Cuando se forma la burbuja de replicación, la ADN polimerasa solo puede unir nucleótidos en uno de los dos sentidos. La síntesis de una de las nuevas hebras se realiza sin interrupciones en sentido 5'→3' y se requiere un solo cebador. Esta hebra sintetizada de manera continua es la hebra conductora o líder.

Sea cual sea la hebra, la ADN polimerasa no puede iniciar de cero la síntesis de una nueva cadena de ADN; necesita un fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN denominado cebador o primer. Este cebador es sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa. Una vez comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN sintetizada actúa de cebador.

El mecanismo de la síntesis de la otra hebra, llamada hebra retardada porque su síntesis se retrasa ligeramente, fue descubierto en 1973 por R. Okazaki. Consiste...