La replicación del ADN es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetizan dos moléculas hijas con la misma secuencia de ADN que el original. Tiene lugar en la fase S del ciclo celular y es necesario para que se lleve a cambio la división celular.
1.Hipótesis sobre la replicación del ADN.
Hipótesis conservativa.
Cada hebra de la molécula de ADN original sirve como molde para sintetizar una hebra hija complementaria.Estas dos hebras se unen entre si y forman una molécula nueva y otra original.
Hipótesis dispersiva.
La molécula de ADN original se fragmenta, cada fragmento se replica y luego se unen formando dos moléculas de ADN que tendrán fragmentos nuevos y otros procedentes de la molécula original.
Hipótesis semiconservativa.
Las cadenas de ADN se separan, y cada una sirve de molde para una nueva. Cada molécula resultante contiene una hebra original y otra de nueva síntesis
Comienza en una zona donde hay una secuencia de nucleótidos conocida como origen de la replicación.En ese punto las dos hebras se separan y se copian las hebras a la vez en ambos sentidos, bidireccional. El problema de esto es que una de las hebras va de 5'➝ 3' y la otra de 3'➝5', es decir, son antiparalelas. Para comenzar se necesita una pequeña cadena de ARN, el cebador. El cebador es sintetizado por la ARN- primasa. En el caso de la cadena retardada (la cadena de 5'➝3')se necesita un cebador para cada fragmento de Okazaki. En el caso de la cadena adelantada (la cadena de 3'➝5') solo se necesita un cebador, al principio de la cadena.
Separación de las cadenas.
El enzima Helicasa rompe los puntes de Hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias. Los Topoisomerasas se encargan de desenrollar la doble hélice.
Mantenimiento de la separación de las cadenas.
Una vez separadas, se mantienen abiertas gracias a la acción de unas proteínas, las SSB y las RPA (en eucariotas), que se unen a las hebras individuales.
Formación de nuevas hebras.
Los ADN-polimerasas van añadiendo nucleótidos. La zona donde tiene lugar la replicación se llama burbuja de replicación y en los extremos de esta se observa como una especie de Y llamada horquilla de replicación.
La ADN polimerasa solo puede sintetizar en sentido 5'➝3', esto provoca que en la replicación se de una cadena adelantada donde la replicación es continua y comienza a partir de un fragmento necesario de la cadena( el cebador), y otra cadena retardada ( donde la replicación es discontinua.
El la cadena retardada la replicación se da mediante los fragmentos de Okazaki, del siguiente modo:
Síntesis del cebador y elongación.
Para comenzar la replicación es necesario un fragmento de la cadena, el cebador (formado por un molde y un oligonucleótido).En este caso, para cada fragmento de Okazaki se genera un cebador. Sintetizado por la ARN-polimerasa o la primasa.
Este proporciona el grupo 3'-OH libre necesario para la ADN-polimerasa III necesita para sintetizar el fragmento de Okazaki, este continúa hasta que alcanza el ARN cebador del siguiente fragmento(sintetizado previamente. En este punto para y abandona el ADN.
Eliminación del cebador y relleno del hueco.
La ADN-polimerasa I usa sus dos capacidades: completa el fragmento de Okazaki a la vez que elimina el ARN cebador y lo sustituye por nucleótidos de ADN.
Ligación.
El enzima ADN-polimerasa no puede enlazar los fragmentos de Okazaki, de esto se encarga la ADN-ligasa que une los fragmentos mediante un enlace fosfodiéster (consumiendo energía)
Es muy parecida a la de eucariotas pero se diferencia en:
Los cromosomas de las células eucariotas contienen moléculas muy largas de ADN y por ello la replicación se inicia en varios puntos a la vez, puntos de la cadena llamados replicones.
Hay cinco tipos de ADN-polimerasas.
En los cromosomas el ADN se encuentra asociado a histonas, si el ADN se duplica, las histonas también.
El proceso de replicación se va completando hasta llegar al extremo del cromosoma, el telómero.Cuando se elimina el último cebador de la cadena retardada, ésta queda incompleta. La ADN-polimerasa no puede llenar el hueco, es incapaz de sintetizar en dirección 3'➝5'. Esto hace que le telómero se vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide, esto está asociado a los procesos de envejecimiento y muerte celular.
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