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Explica la importancia de las enzimas que participan en los procesos de replicación, transcripción y traducción, en los que participan el ADN y ARN.
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Puntos más importantes:
La replicación del ADN es semiconservativa. Cada cadena de la doble hélice funciona como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
Enzimas llamadas ADN polimerasas producen el ADN nuevo, estas requieren de un molde y de un cebador (iniciador), y sintetizan ADN en dirección 5' a 3'.
Durante la replicación del ADN, una de las cadenas nuevas (la cadena líder) se produce como un fragmento continuo. La otra (la cadena rezagada) se hace en pequeños fragmentos.
La replicación requiere de otras enzimas además de ADN polimerasa, como la ADN primasa, la ADN helicasa, la ADN ligasa y la topoisomerasa.
Introducción
¡La replicación del ADN, o copiado del ADN de la célula, no es una tarea sencilla! Hay alrededor de 333 \text{miles}milesstart text, m, i, l, e, s, end text \text{de}destart text, d, e, end text \text{millones}millonesstart text, m, i, l, l, o, n, e, s, end text de pares de bases en el ADN de tu genoma, todos los cuales deben ser copiados con exactitud cuando cualquiera de tus billones de células se divide^1
1
start superscript, 1, end superscript.
Los mecanismos básicos de la replicación del ADN son similares entre los organismos. En este artículo, nos centraremos en cómo ocurre la replicación del ADN en la bacteria E. coli, pero los mecanismos de replicación son similares en los seres humanos y otros eucariontes.
Revisemos las proteínas y enzimas que realizan la replicación y veamos cómo trabajan en conjunto para asegurar la replicación correcta y completa del ADN.
La idea básica
La replicación del ADN es semiconservativa, lo que significa que cada cadena de la doble hélice del ADN funciona como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
Este proceso nos lleva de una molécula de inicio a dos moléculas "hijas", en las que cada nueva doble hélice contiene una cadena nueva y una vieja.
Esquema del modelo básico de Watson y Crick sobre la replicación del ADN
1. Doble hélice de ADN.
2. Los puentes de hidrógeno se rompen y se abre la hélice.
3. Cada cadena de ADN actúa como un molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
4. La replicación produce dos doble hélices de ADN idénticas, cada una con una cadena nueva y una vieja.
Esquema del modelo básico de Watson y Crick sobre la replicación del ADN
Doble hélice de ADN.
Los puentes de hidrógeno se rompen y se abre la hélice.
Cada cadena de ADN actúa como un molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
La replicación produce dos doble hélices de ADN idénticas, cada una con una cadena nueva y una vieja.
En parte, ¡eso es todo lo que sucede en la replicación de ADN! Pero en realidad, lo más interesante de este proceso es cómo lo realiza una célula.
Las células necesitan copiar su ADN muy rápidamente y con muy pocos errores (o se arriesgan a problemas como el cáncer). Para ello, utilizan una variedad de enzimas y proteínas que trabajan en conjunto para asegurar que la replicación del ADN se lleva a cabo sin incidentes y con precisión.
La ADN polimerasa
Una de las moléculas claves en la replicación del ADN es la enzima ADN polimerasa. Las ADN polimerasas son responsables de la síntesis de ADN: añaden nucleótidos uno por uno a la cadena creciente de ADN, e incorporan solo aquellos que sean complementarios al molde.
Estas son algunas características clave de las ADN polimerasas:
Siempre necesitan un molde.
Solo pueden agregar nucleótidos al extremo 3' de la cadena de ADN.
No pueden comenzar una cadena de ADN desde cero, sino que requieren de una cadena preexistente o segmento corto de nucleótidos llamado cebador.
Pueden corregir, o revisar su trabajo, eliminando la gran mayoría de nucleótidos "equivocados" que se agregan accidentalmente a la cadena.
La adición de nucleótidos requiere energía. Esta energía proviene de los nucleótidos mismos, que tienen tres fosfatos unidos a ellos (muy similar a la molécula portadora de energía ATP). Cuando se rompe el enlace entre los fosfatos, la energía liberada se utiliza para formar un enlace entre el nucleótido entrante y la cadena creciente. [Ver la reacción de polimerización]
Reacción de polimerización del ADN
El diagrama muestra una cadena molde de ADN con una cadena nueva que está siendo sintetizada en ese momento. Las bases de la cadena nueva y del molde forman parejas complementarias que se mantienen unidas por puentes de hidrógeno. Las dos cadenas son antiparalelas. Sus secuencias son:
Cadena nueva: 5' ACTG... 3'
Cadena molde: 3' TGACAT 5'