Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Aragón · 2023

Responda las siguientes preguntas relacionadas con la replicación del ADN: [2 puntos]

a) ¿En qué fase del ciclo celular se produce? ¿En qué orgánulos se produce? [0,4 puntos]

b) ¿Qué significa que es un proceso semiconservativo? [0,2 puntos]

c) ¿Qué son los fragmentos de Okazaki? ¿Qué finalidad tienen? ¿Cómo se generan? [1,2 puntos]

d) ¿Qué función tiene la ADN ligasa? [0,2 puntos]

$\textbf{a) ¿En qué fase del ciclo celular se produce? ¿En qué orgánulos se produce? [0,4 puntos]}$

La replicación se produce en la fase S (de síntesis) de la interfase del ciclo celular, entre las fases G$_1$ y G$_2$. Al terminar la fase S cada cromosoma ha quedado formado por dos cromátidas hermanas idénticas, listas para repartirse en la división.

En cuanto a la localización, ocurre en el núcleo, que es donde está la mayor parte del ADN, y también en las mitocondrias y en los cloroplastos, orgánulos que poseen su propio ADN circular y lo replican de manera semiautónoma.

$\textbf{b) ¿Qué significa que es un proceso semiconservativo? [0,2 puntos]}$

Significa que cada una de las dos moléculas hijas conserva una de las hebras de la molécula original y tiene la otra recién sintetizada. Las dos hebras de la doble hélice se separan, cada una sirve de molde para sintetizar su complementaria, y el resultado son dos dobles hélices formadas cada una por una hebra antigua y otra nueva. Así se garantiza que la información genética se transmite fielmente. Meselson y Stahl lo demostraron experimentalmente marcando el ADN con nitrógeno pesado.

$\textbf{c) ¿Qué son los fragmentos de Okazaki? ¿Qué finalidad tienen? ¿Cómo se generan? [1,2 puntos]}$

Qué son. Los fragmentos de Okazaki son los segmentos cortos de ADN de nueva síntesis que aparecen en la hebra retardada o retrasada durante la replicación. En los eucariotas tienen entre $100$ y $200$ nucleótidos, y en los procariotas del orden de $1000$ a $2000$. Cada uno lleva en su extremo $5'$ un cebador de ARN.

Qué finalidad tienen. Existen porque la ADN polimerasa solo puede sintetizar en sentido $5' \rightarrow 3'$, y las dos hebras molde son antiparalelas. En una de ellas, la conductora, ese sentido coincide con el de avance de la horquilla y la síntesis puede ser continua. En la otra, la retardada, el sentido de síntesis es opuesto al del avance de la horquilla, de modo que la única manera de copiarla es ir sintetizando hacia atrás pequeños trozos cada vez que la horquilla abre un tramo nuevo. Su finalidad es, por tanto, permitir que la hebra retardada se replique también, pese a la restricción de la polimerasa.

Cómo se generan. Cada vez que la helicasa abre un nuevo tramo de la horquilla, la primasa —una ARN polimerasa— sintetiza sobre la hebra retardada un cebador corto de ARN, que proporciona el extremo $3'$ libre que la ADN polimerasa necesita. A partir de él, la ADN polimerasa III alarga el fragmento en sentido $5' \rightarrow 3'$, alejándose de la horquilla, hasta topar con el cebador del fragmento anterior. Después, la ADN polimerasa I elimina los cebadores de ARN y rellena los huecos con ADN, y finalmente la ligasa sella las uniones.

$\textbf{d) ¿Qué función tiene la ADN ligasa? [0,2 puntos]}$

Su función es unir los fragmentos de Okazaki entre sí, formando el enlace fosfodiéster que falta entre el extremo $3'$ de un fragmento y el extremo $5'$ del siguiente. Con ello convierte los trozos sueltos de la hebra retardada en una cadena continua.