Mecanismos

Mecanismos de la replicación del ADN

Para que se lleve a cabo el mecanismo de la replicación del ADN es necesario la intervención de enzimas y proteínas especializadas que tienen la función de desenrollar, separar, estabilizar, unir y formar nuevas cadenas. En este proceso intervienen:

  • La enzima helicasa que rompe los puentes de hidrogeno entre las bases complementarias del ADN con la finalidad de desdoblar la molécula y dejar expuestas las bases nitrogenadas.
  • Las proteínas estabilizadoras (SSBP) evitan que la cadena desenrollada del ADN se vuelva a unir y que sus bases nitrogenadas recién expuestas vuelvan a su conformación original. De esta forma las cadenas quedan desenrolladas y separadas.
  • La enzima ADN polimerasa inserta los nucleótidos complementarios de acuerdo a la base nitrogenada expuesta, esto es, la Timina se complementa con Adenina (A-T) y la Guanina se complementa con Citosina (G-C). Esta enzima no puede constituir una nueva cadena, sólo complementa la cadena preexistente en dirección 5´-3´.
  • La RNA Primasa coloca los primeros nucleótidos de la nueva cadena. El segmento resultante de RNA cebador proporciona un extremo 3´ libre al que enlazarse. Después, un tipo diferente de DNA polimerasa reemplaza el RNA cebador por DNA.
  • La enzima ADN ligasa compacta las elongaciones de nuevos nucleótidos que son ensamblados sin continuidad en una de las cadenas madres.

A continuación se presenta el proceso mediante el que se lleva a cabo la replicación o duplicación del ADN:

Paso 1

La hélice de ADN se abre por acción de la helicasa que rompe los puentes de hidrogeno y se forma una horquilla de replicación, en este punto las 2 hebras son inestables por lo que se requieren una serie de proteínas para estabilizar las dos hebras individuales que evitan que el ADN se vuelva a neutralizar o forme estructuras secundarias. Estas proteínas son las SSBs.

Paso 2

La ADN polimerasa se une a una de las hebras de ADN usándola de molde para adicionar los nucleótidos libres a la nueva cadena, tomando como molde la hebra progenitora, pero sólo es capaz de sintetizar nuevo ADN en sentido 5´ -> 3´ pues las polimerasas sólo colocan y unen nucleótidos en ese sentido.

Como la replicación solo ocurre en un sentido y las dos hebras son antiparalelas, la cadena5´-3´ o cadena líder se sintetiza continuamente como una unidad, mientras que la otra cadena la 3´-5´ o cadena rezagada se forma de manera discontinua por una serie de fragmentos discontinuos o fragmentos de Okazaki para de esta manera sintetizarse en el sentido 5´-3´de manera retardada.

Paso 3

Las ADN ligasas sellan la unión al conectar los fragmentos de las nuevas cadenas catalizando las reacciones de condensación que unen los grupos fosfato y azúcar de los nucleótidos contiguos.

Paso 4

Una vez realizado el apareamiento de todos los fragmentos, la ADN polimerasa se libera y se completan las dos nuevas cadenas de ADN.

En el siguiente video se muestran las enzimas que intervienen en la replicación del ADN:

 

Observa el siguiente video en el que se simula la acción de las enzimas helicasa, la cual separa a la doble cadena primogénita; y a la ADN polimerasa, la que va insertando nuevos nucleótidos para formar ahora dos nuevas cadenas de ADN. Ve cómo se va generando la replicación discontinua.

Alumno: