Replicacion documento
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El ADN se replica a través de un proceso semiconservativo en el que cada hebra original forma una hebra complementaria, resultando en moléculas de ADN hijas que contienen una hebra original y una sintetizada. Experimentos de Meselson y Stahl confirmaron esta hipótesis, mostrando que el ADN mixto (con nitrógeno pesado y ligero) se produce en la replicación. En procariotas, la replicación inicia en un único punto, mientras que en eucariotas comienza en varios puntos, formando ojos de replicación y empleando mecanismos de síntesis continua y discontinua.
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- 1. III) La información celular 5) Replicación del ADN 5) LA REPLICACIÓN DEL ADN )CÓMO ES EL PROCESO DE REPLICACIÓN DEL ADN? El ADN es una molécula formada por dos hebras 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: 10) El ADN se replica de manera conserva- tiva. Esto es, cada hebra de ADN forma una copia y una célula hija recibe la molécula original y la otra célula recibe la copia. 20) El ADN se replica de manera semiconser- vativa. Cada hebra de ADN forma una hebra complementaria y cada célula hija recibe una molécula de ADN que consta de una hebra 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 15 N (nitrógeno pesado) durante cierto tiempo para que todo el ADN esté formado por dos hebras de 15 N (15 N-15 N) 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 (14 N) más ligero durante 30 minutos, lo que dura un ciclo de replica- ción. Si la hipótesis de la síntesis conservativa fuese la co- rrecta, se debería obtener lo que se ve en la figura, una banda de ADN pesado (15 N-15 N) y otra con ADN ligero (14 N-14 N) 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 (15 N-14 N). Esto es, todas las células hijas tienen un ADN con una hebra con 15 N y otra con 14 N. La hipótesis de la síntesis semiconservativa es la correcta. Además, si se da otro ciclo de replicación en 14 N, se obtiene una banda de ADN mixto (14 N-15 N) y otra de ADN (14 N-14 N), lo que también está de acuerdo con la hipótesis de la síntesis semiconservativa. J. L. Sánchez Guillén Página III-5-1 Fig. 1 Replicación conservativa. ADN original ADN original ADN copia Replicación Fig. 2 Replicación semiconservativa. ADN original ADN copia y original ADN original y copia Replicación 15N- 15N 3 2 1 15N- 15N 3 2 1 14N- 14N 14N -15N 3 2 1 15N -14N 14N -15N 3 2 1 15N -14N14N- 14N14N- 14N
- 2. III) La información celular 5) Replicación del ADN 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 proteí nas 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 hebras y, una vez separadas, van entrando los nucleótidostrifosfato complementarios de cada uno de los de las hebras originales del ADN. Las enzimas ADN polimerasas los unen entre sí formando una hebra de ADN complementaria de cada una de las hebras del ADN original. Se dice que la síntesis de ADN es semiconservativa porque cada una de las moléculas de ADN "hijas" está forma- da por una hebra de ADN original y otra complementaria sintetizada de nuevo. Es de destacar que la dirección en la que progresa la replicación es la misma en ambas hebras. Ahora bien, las enzimas que unen los nucleótidos sólo pueden efectuar la unión en dirección 5'3'. Esto nos indica que ambas hebras, al ser antiparalelas, deben de sintetizarse de diferente manera. a) Síntesis continua de la hebra en dirección 5' 3'. La síntesis de esta hebra no plantea ningún problema. Así, una vez separadas ambas hebras, la ADN pol. III (una de las J. L. Sánchez Guillén Página III-5-2 Fig. 5 Cromosoma de eucariota replicándose. El replisoma es un complejo formado por todas las enzimas que intervienen en el proceso de replicación. Fig. 6 Enzimas y otras proteínas que forman el replisoma. Se muestra en este esquema un detalle del recuadro de la figura anterior. A C T T G A Hebra de ADN ADN polimerasas ATP asa Proteínas estabilizadoras Helicasa Topoisomerasa Fig. 4 Microfotografía al MET de un fragmento de la doble hélice de un cromosoma de eucariota replicándose. Fig. 3 Replicación del ADN en procariotas y en eucariotas. En procariotas sólo hay un ojo de replicación, mientras que en eucariotas hay varios. Cromosoma: arriba, en procariotas, abajo, en eucariotas.Cromosoma: arriba, en procariotas, abajo, en eucariotas. Ojos de replicación replisomas Cromosoma (doble hélice de ADN)
- 3. III) La información celular 5) Replicación del ADN enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5' 3' a partir de un primer o fragmento de ARN que después será eliminado. b) Síntesis discontinua. La hebra comple- mentaria no se va a replicar en sentido 3' 5' sino que se replica discontinuamente en dirección 5' 3'. Los diferentes fragmen- tos sintetizados, llamados fragmentos de Okazaki, son posteriormente unidos entre sí. El proceso es complejo y consiste en lo si- guiente: En primer lugar se sintetiza un pe- queño fragmento de ARN, fragmento deno- minado primer. Partiendo de este primer se sintetiza un fragmento de ADN en dirección 5' 3'. 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. J. L. Sánchez Guillén Página III-5-3 Fig. 7 Síntesis continua. A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C A C UU AA GG CC TT TT GG GG CC AA AA CC GG TT GG Fig. 8 Síntesis discontinua. Fig. 9 Replicación del ADN. Acontecimientos que se dan en un replisoma. A T C G A T C G G G C T A G C T A G C C C G T A G C T A G C C C A U C G A T C G G G A T C G A T C G G T A G C T A G C C A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C TT AA GG CC TT UU GG GG CC AA AA CC GG TT GG AAAACCGG 1er fragmento sintetizado 2º fragmento sintetizado