Segunda semana de clase de biología grado octavo

Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas.

La replicación del ADN es probablemente uno de los trucos más impresionantes que hace el ADN. Si lo piensas bien, cada célula contiene todo el ADN que necesita para fabricar las demás células. De hecho empezamos siendo una sola célula y terminamos con billones de células. Y durante ese proceso de división celular, toda la información de una célula tiene que ser copiada; y tiene que ser copiado a la perfección. Por tanto, el ADN es una molécula que puede ser replicada para hacer copias casi perfectas de sí misma.

 

Replicación del ADN

 

Y eso es sorprendente teniendo en cuenta que hay casi tres mil millones de pares de bases de ADN para ser copiadas. La replicación del ADN utiliza polimerasas, que son moléculas dedicadas específicamente sólo a copiar ADN. Replicar todo el ADN de una sola célula humana lleva varias horas, y al final de este proceso, una vez que el ADN se ha replicado, en realidad la célula tiene el doble de la cantidad de ADN que necesita. Entonces la célula se puede dividir y depositar la mitad de este ADN en la célula hija, de manera que la célula hija y la original sean en muchos casos absolutamente idénticas genéticamente.

 

Polimerasas

Nucleótidos

 

Todos los ácidos nucleicos están hechos de nucleótidos. En el ADN cada nucleótido se compone de tres partes: un azúcar de 5 carbonos llamado desoxirribosa, un grupo fosfato, y una base nitrogenada.

 

El ADN usa cuatro tipos de bases nitrogenadas; adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).

 

Los nucleótidos de ARN también pueden contener bases de adenina, guanina y citosina, pero en lugar de timina tienen otra base llamada uracilo (U).

 

Las reglas de Chargaff

 

En los años 1950, un bioquímico llamado Erwin Chargaff descubrió que las bases nitrogenadas (A, T, C, y G) no se encuentran en cantidades iguales. Sin embargo, la cantidad de A siempre es igual a T, y la cantidad de C siempre es igual a G.

 

Estos hallazgos fueron indispensables para descubrir el modelo de la doble hélice del ADN.

 

La doble hélice

El descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN se realizó gracias al trabajo de numerosos científicos en los años 1950.

 

Las moléculas de ADN tienen una estructura antiparalela, es decir, las dos hebras de la hélice corren en direcciones opuestas una de la otra. Cada hebra tiene un extremo 5' y un extremo 3'.

 

La resolución de la estructura de ADN fue uno de los grandes logros científicos del siglo. El conocer la estructura del ADN abrió la puerta para entender muchos aspectos de la función del ADN, como la forma en que se copia y la forma como la información que contiene se puede usar para hacer proteínas.

 

Replicación del ADN

 

La replicación del ADN es semiconservativa. Esto significa que cada una de las dos cadenas en el ADN bicatenario funciona como molde para producir dos cadenas nuevas.

 

La replicación depende del apareamiento de bases complementarias, es decir el principio que se explica con las reglas de Chargaff; adenina (A) siempre se aparea con timina (T), y citosina (C) siempre se aparea con guanina (G).

 

Proceso de replicación

 

La replicación del ADN ocurre con la ayuda de varias enzimas. Estas enzimas "abren" las moléculas de ADN cuando rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las dos hebras.

 

Cada hebra sirve como un molde para la creación de una nueva hebra complementaria. Las bases complementarias se unen unas con otras (A-T y C-G). 

 

La principal enzima involucrada en esto es la ADN polimerasa que une los nucleótidos para sintetizar la nueva hebra complementaria. La ADN polimerasa además revisa cada nueva hebra de ADN para asegurar que no haya errores. 

 

Cadena líder y cadena rezagada

El ADN se produce de diferente forma en las dos cadenas en una horquilla de replicación. En una cadena nueva, la cadena líder, corre de 5' a 3' hacia la horquilla y se forma de manera continua. La otra, la cadena rezagada, corre de 5' a 3' en dirección opuesta a la horquilla y se forma en pequeños pedazos llamados fragmentos de Okazaki.

 

Errores conceptuales comunes

• La replicación del ADN no es lo mismo que la división celular. La replicación ocurre antes de la división celular, durante la fase S del ciclo celular. Sin embargo, la replicación solo se refiere a la producción de nuevas cadenas de ADN, mas no de nuevas células.
   
• Algunas personas piensan que en la cadena líder el ADN se sintetiza en la dirección 5' a 3', mientras que en la cadena rezagada el ADN se sintetiza en dirección 3' a 5'. Esto no es el caso, la ADN polimerasa solo sintetiza ADN en la dirección 5' a 3'. La diferencia entre las cadenas líder y rezagada es que la cadena líder se forma hacia la horquilla de replicación, mientras que la cadena rezagada se forma en dirección contraria y se aleja de la horquilla de replicación.