LA REPLICACIÓN DEL ADN

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Índice: Concepto de replicación. Síntesis conservativa y semiconservativa. Los experimentos de Meselson y Stahl. La replicación semiconservativa del ADN en eucariotas. Síntesis continua. Síntesis discontinua.

III-5) EL CICLO CELULAR: LA REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO. LA REPLICACIÓN DEL ADN ¿CÓMO ES EL PROCESO DE REPLICACIÓN DEL ADN? El ADN es una molécula formada por dos cadenas complementarias y antiparalelas. Una de las primeras dudas que se plantearon fue la de cómo se replicaba el ADN. A este respecto había dos hipótesis: 1ª) El ADN se replica de manera conservativa. Esto es, cada doble cadena de ADN forma una copia completa y una célula hija recibe la molécula original y la otra la copia. 2ª) El ADN se replica de manera semiconservativa. Cada hebra de ADN forma una hebra complementaria y cada célula hija recibe, por lo tanto, una molécula de ADN que consta de una cadena original y de su complementaria sintetizada de nuevo. Esta controversia fue resuelta por MESELSON y STAHL con una serie de elegantes experiencias. EXPERIENCIAS DE MESELSON Y STAHL Se cultivan bacterias E. coli en un medio con 15N (nitrógeno pesado) durante cierto tiempo para que todo el ADN esté formado por dos hebras de 15N (15N-15N) más pesadas. Si se centrifuga, este ADN más pesado migra hacia el fondo del tubo y se obtiene el resultado que se observa en la figura. A continuación se cultivan las bacterias en nitrógeno 14 (14N) más ligero durante 30 minutos, lo que dura un ciclo de replicación. Si hipótesis de síntesis conservativa fuese la correcta, se debería obtener lo que se observa en la figura, una banda de ADN pesado (15N-15N) y otra con ADN ligero (14N-14N) pero... ... lo que se obtiene en realidad es lo que se observa en la figura: una sola banda en posición intermedia pues está formada por ADN mixto (15N-14N). Esto es, todas las células hijas tienen un ADN con una hebra con 15N y otra con 14N. La hipótesis semiconservativa es la correcta. Además, si se da otro ciclo de replicación en 14N se obtiene una banda de ADN mixto (15N-14N y otra de ADN (14N-14N), lo que también está de acuerdo con la hipótesis síntesis semiconservativa. LA REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA DEL ADN EN EUCARIOTAS Cuando una célula se divide, o cuando se originan los gametos, las nuevas células que se forman deben contener la información genética que les permita sintetizar todas las enzimas y el resto de las proteínas necesarias para realizar sus funciones vitales. Ésta es la principal razón por la que el ADN debe replicarse. La replicación del ADN es el proceso según el cual una molécula de ADN de doble hélice da lugar a otras dos moléculas de ADN con la misma secuencia de bases. En la célula procariótica la replicación parte de un único punto y progresa en ambas direcciones hasta completarse. En la célula eucariótica el proceso de replicación del ADN no empieza por los extremos de la molécula sino que parte de varios puntos a la vez y progresa en ambas direcciones formando los llamados ojos de replicación. Primero se separan las dos cadenas de nucleótidos y, una vez separadas, van entrando los nucleótidostrifosfato complementarios de cada uno de los de las cadenas del ADN. Las enzimas ADN polimerasas los unen entre sí formando dos nuevas cadenas complementarias de cada una de las cadenas del ADN original. Se dice que la síntesis de ADN es semiconservativa porque cada una de las cadenas "hijas" está formada por una de las cadenas del ADN original y una nueva cadena. Es de destacar que la dirección en la que progresa la replicación es la misma en ambas cadenas. Ahora bien, las enzimas que unen los nucleótidos sólo pueden efectuar la unión en dirección 5'ð3'. Esto nos indica que ambas cadena, al ser antiparalelas, deben de sintetizarse de diferente manera. a) Síntesis continua de la cadena en dirección 5'ð3'. La síntesis de esta cadena no plantea ningún problema. Así, una vez separadas ambas cadenas, la ADN pol. III (una de las enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5'ð3'. b) Síntesis discontinua. La cadena complementaria no se va a replicar en sentido 3'ð5' sino que se replica discontinuamente en dirección 5'ð3'. Los diferentes fragmentos sintetizados, llamados fragmentos de Okazaki, son posteriormente unidos entre sí. El proceso es complejo y consiste en lo siguiente: En primer lugar se sintetiza un pequeño fragmento de ARN, fragmento denominado primer. Partiendo de este primer se sintetiza un fragmento de ADN en dirección 5ð3'. Al llegar al primer del fragmento anteriormente sintetizado, éste es degradado y se rellena el hueco con ADN. Se dice que la replicación es discontinua porque el ADN se va a ir sintetizando en fragmentos que posteriormente son soldados uno al otro. http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/B4_INFORMACION/T405_REPLICACION/informacion.htm