Pasos de replicación de ADN y preguntas frecuentes fundamentales

Contenido

¿Cuál es el primer paso en la replicación del ADN?

El proceso de replicación del ADN generalmente se completa en tres pasos, a saber: inicio, alargamiento y terminación. 

La Iniciación es el primero de los pasos de replicación del ADN. Las proteínas asociadas, las enzimas y los factores restantes reconocen algunos sitios específicos en el ADN, conocidos como el origen de la replicación, y desencadenan el proceso de replicación.

Pasos de replicación del ADN
Figura: La iniciación es el primer paso de la replicación del ADN que incluye el desenrollado y la formación de la horquilla de replicación. Credito de imagen: Wikimedia

El paso de inicio de la replicación del ADN tiene lugar en la siguiente secuela:

  • Comienza en puntos específicos dentro de la cadena de ADN llamados "orígenes de replicación" (reconocidos por secuencias o códigos de nucleótidos específicos).
  • Origen de replicación) son reconocidos por proteínas iniciadoras.
  • Las proteínas iniciadoras llaman a más proteínas que apoyan el proceso de replicación, enmarcando un complejo de replicación alrededor del origen de replicación en el ADN. 
  • Generalmente, existen múltiples sitios para el origen de la replicación, y estos sitios localizados se conocen como horquillas de replicación (estructura en forma de Y). 
  • Cada origen de replicación tiene una horquilla de replicación gemela, que se aleja de ese punto de origen de replicación equivalente a cada extremo de la doble hélice del ADN.
  • ADN Helicasa, que afloja la doble hélice del ADN y segrega las dos hebras para utilizarlas como hebra molde para la síntesis de una nueva hebra de ADN (réplica).
  • El desenrollamiento del ADN ocurre hidrolizando el ATP.
  • Las proteínas de unión de una sola hebra (SSB) trabajan con la helicasa para mantener la doble hélice del ADN parental en el estado sin heridas.
  • La ADN Primasa incorpora un cebador de ARN de pequeña longitud, que actúa como un "iniciador" de la ADN polimerasa.
  • Esta ADN polimerasa extiende las nuevas hebras de ADN al reconocer cebadores de ARN.
  • ADN polimerasa, realiza la síntesis en el orden de 5 ′ a 3 ′.
  • Uno agrega nucleótidos individualmente hacia la bifurcación de replicación, y el otro está listo para agregar solo en fragmentos.
  • La hebra en la que se agregan constantemente nucleótidos se conoce como la hebra principal, mientras que la otra hebra, sintetizada en forma de fragmentos, se conoce como la hebra rezagada.

¿Qué pasos en la replicación del ADN involucran ATP?

Hay varias ocasiones en el proceso de replicación del ADN donde se observa el consumo, transacción o participación de ATP. 

Hay enzimas específicas como las helicasas involucradas en el proceso de replicación que utilizan ATP para realizar su función de desenrollar la doble hélice del ADN. El ATP también se usa para fosforilar las enzimas de replicación del ADN cuando un nuevo nucleótido se une a la cadena de ADN en crecimiento.

A continuación, se muestran los pasos que utilizan ATP del proceso de replicación:

  • Las helicasas de ADN son básicamente ATP que utilizan enzimas que desenrollan y separan las dos hebras parentales y, finalmente, dan lugar a las horquillas de replicación, que se alejan dinámicamente del sitio de origen. La ADN helicasa hidroliza el ATP mientras se une a cadenas simples de ADN. 
  • En otro lugar, durante la polimerización del ADN, la ADN polimerasa promueve la síntesis del enlace fosfodiéster hidrolizado por 2 moléculas de fosfato producidas por (beta y gamma). El fosfato se obtiene directamente de los dNTP, la mayoría de las veces ATP.

¿Qué es la replicación del ADN en biología?

La replicación del ADN es un proceso esencial que deben mantener los organismos vivos, ya que es un requisito previo para la división celular.

La replicación del ADN es la interacción mediante la cual se duplica el ADN doble para crear dos cadenas de ADN de naturaleza idéntica. La replicación es un proceso fundamental del ADN porque las dos células recién formadas deben contener un ADN similar al de la célula madre en cualquier punto de la división celular. 

A continuación se muestra una breve descripción sobre el proceso de replicación:

  • La replicación del ADN comienza en un punto exacto, llamado origen de la replicación, donde comienza el desenrollado de la doble hélice del ADN.
  • A continuación, se forma una pequeña sección de ARN, conocida como cebador, y se convierte en una etapa inicial para la síntesis de ADN.
  • A continuación, una proteína llamada ADN polimerasa comienza a replicar el ADN coordinándose con bases en la primera hebra.
  • Cuando finaliza la replicación, el cebador de ARN se reemplaza por ADN y cualquier espacio entre la hebra de ADN recién formada se fija junto con las enzimas.
  • La replicación del ADN es un proceso crítico; de esta manera, la célula edita el ADN recién incorporado para garantizar que no se presenten errores o mutaciones.
  • Cuando se reproduce el ADN de una célula, la célula puede separarse en dos compartimentos, cada uno con una copia indistinguible (idéntica) del primer ADN.

¿Cómo es el proceso de replicación del ADN responsable de la preservación de la herencia?

El proceso de replicación del ADN preserva la integridad del genoma y la herencia. El secreto está presente en el patrón de replicación del ADN.

La replicación del ADN es cuando la célula duplica su ADN y, posteriormente, el ADN se divide entre dos células recién formadas. Cuando el ADN se duplica, ocurre durante el período S del ciclo celular (S denota Síntesis). Estos medios tienen cabida tanto en la Mitosis como en la Meiosis I. 

El proceso de replicación del ADN preserva la herencia (integridad genética) de las siguientes formas:

  • Las dos réplicas se hacen a partir del ADN recién sintetizado y la hebra de ADN antiguo utilizada como plantilla para la hebra de ADN hija. De esta manera, las dos células hijas tendrán el "mismo ADN" (me refiero a una secuencia similar) que las células madre. 
  • Existen muchos componentes de edición durante la replicación del ADN, lo que implica medidas que pueden reconocer un error durante la replicación y finalmente rectificarlo. Esto asegura que la información genética similar transmitida por la célula madre se envíe a sus células hijas sin errores. 
  • La ADN polimerasa en sí tiene una función de edición / corrección de pruebas. Si ocurre un error, retrocede y borra (como la tecla de borrado en su PC) alguna base inaceptable que acaba de agregar. 
  • Sea como fuere, en algunos casos, los errores no se reconocen, y cuando no se erradican, alguna base inaceptable agregada puede provocar una mutación y decir que la mutación será "reparada".

¿Qué es un cebador en la replicación del ADN?

Se requiere un cebador para iniciar el proceso de replicación, ya que la ADN polimerasa requiere un cebador de ARN para iniciar la síntesis de ADN.

Un cebador es una secuencia corta de ácido ribonucleico (ARN) que inicia la replicación del ADN. En las formas de vida vivientes, los cebadores son fragmentos cortos de ARN. La imprimación debe formarse con la ayuda de una enzima conocida como primasa. Es una especie de ARN polimerasa antes de que pueda ocurrir la replicación del ADN. 

La formación de un cebador es esencial porque las enzimas que replican el ADN, llamadas ADN polimerasas, pueden unir nuevos nucleótidos de ADN a una cadena actual de nucleótidos. Por tanto, el cebador sirve para preparar y establecer una base para la replicación del ADN.

El cebador se saca antes de que finalice la replicación del ADN y los huecos en la hebra de ADN se llenan con la ayuda de las ADN polimerasas. Los cebadores también se pueden diseñar y optimizar con secuencias de nucleótidos exactas complementarias a la cadena de ADN molde. En el proceso de reacción en cadena de la polimerasa, se utilizan cebadores de ADN.

Figura: La ADN polimerasa requiere cebadores de ARN para iniciar el proceso de replicación. Credito de imagen: Wikimedia

¿Cuáles son algunos inhibidores de la replicación del ADN?

Los inhibidores de la replicación del ADN se utilizan regularmente en formulaciones anticancerosas y antivirales. Los inhibidores dificultan la replicación del ADN de dos formas interrelacionadas: 

•        Interactuar directamente con los requisitos previos necesarios para la polimerización del ADN y el origen de la replicación.

•        Interferir en los puestos de control. El destino inmediato de las "dianas farmacológicas" incluye quinasas dependientes de ciclina, moldes de ADN, ADN polimerasas, alargamiento de cadenas, grupos de precursores de nucleótidos. 

Las siguientes son algunas de las razones por las que los puntos de control son importantes durante la división celular y el proceso de replicación del ADN:

  • La respuesta del punto de control ("etapa intra S") fue reconocida por primera vez por su insuficiencia en bastante tiempo de los pacientes con Ataxia Telangiectasia (AT).
  • Estos puntos de control permiten el mantenimiento del daño del ADN iniciado por el inhibidor.
  • Estos puntos de control también pueden desencadenar la apoptosis (muerte celular programada).
  • En la práctica, la respuesta de punto de control se puede distinguir del bloqueo de replicación directo cuando el impedimento de replicación puede aliviarse mediante inhibidores de punto de control designados, por ejemplo, Chk1 o Chk2, inhibidores de ATM / ATR.
Figura: Posibles enfoques para inhibir el proceso de replicación del ADN. Credito de imagen: Wikimedia

Sobre el Dr. Abdullah Arsalan

Soy Abdullah Arsalan, completé mi doctorado en Biotecnología. Tengo 7 años de experiencia en investigación. Hasta ahora he publicado 6 artículos en revistas de renombre internacional con un factor de impacto promedio de 4.5 y pocos más están en consideración. He presentado trabajos de investigación en diversos congresos nacionales e internacionales. Mi área temática de interés es la biotecnología y la bioquímica con especial énfasis en la química de proteínas, enzimología, inmunología, técnicas biofísicas y biología molecular.

Conectémonos a través de LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) o Google Scholar (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en).

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.Los campos obligatorios están marcados *