Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Cantabria · 2020

Describa mediante un dibujo claro el mecanismo de duplicación del material genético, indicando por orden cronológico las diferentes etapas del proceso así como el papel de cada uno de los elementos más relevantes que intervienen en el mismo. [2 puntos]

$\textbf{Describa mediante un dibujo claro el mecanismo de duplicación del material genético, indicando por orden cronológico las diferentes etapas del proceso así como el papel de cada uno de los elementos más relevantes que intervienen en el mismo. [2 puntos]}$

La duplicación o REPLICACIÓN del ADN es el proceso por el que una molécula de ADN origina dos copias idénticas a ella. Ocurre en el núcleo, durante la fase S de la interfase, y tiene tres propiedades: es SEMICONSERVATIVA, porque cada molécula hija conserva una hebra de la madre y una de nueva síntesis —lo demostraron Meselson y Stahl marcando el ADN con nitrógeno pesado—; es BIDIRECCIONAL, porque avanza en los dos sentidos desde cada origen; y es simultánea en las dos hebras.



ETAPAS POR ORDEN CRONOLÓGICO Y PAPEL DE CADA ELEMENTO:

PRIMERA ETAPA: INICIACIÓN. Comienza en secuencias concretas llamadas ORÍGENES DE REPLICACIÓN, únicas en el cromosoma bacteriano y numerosas en cada cromosoma eucariota, lo que permite copiar en pocas horas los dos metros de ADN de una célula humana. Intervienen:

La HELICASA, que rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias y separa las dos hebras, abriendo la HORQUILLA de replicación. Es la que hace avanzar el punto de apertura.

La TOPOISOMERASA o girasa, que corta transitoriamente una de las hebras, deja que gire y la vuelve a unir, liberando la tensión de superenrollamiento que la apertura genera por delante de la horquilla. Sin ella el avance se bloquearía.

Las PROTEÍNAS SSB o estabilizadoras, que se unen a las hebras ya separadas y evitan que vuelvan a emparejarse o que formen horquillas internas, manteniéndolas accesibles como molde.

La PRIMASA, una ARN polimerasa que sintetiza un CEBADOR corto de ARN, de unos diez nucleótidos, complementario del molde. Hace falta porque la ADN polimerasa no sabe empezar una cadena desde cero: solo puede alargar una ya existente.

SEGUNDA ETAPA: ELONGACIÓN. La realiza la ADN POLIMERASA III en procariotas y las polimerasas delta y épsilon en eucariotas. Recorre el molde añadiendo desoxirribonucleótidos complementarios, unidos por enlaces fosfodiéster, SIEMPRE en sentido cinco prima a tres prima. Tiene además actividad CORRECTORA DE PRUEBAS: comprueba cada base incorporada y elimina las mal emparejadas, con lo que la tasa de error final baja a menos de un nucleótido por cada mil millones.

De esa única dirección de trabajo, combinada con el hecho de que las dos hebras son ANTIPARALELAS, nace la asimetría de la horquilla. Sobre el molde que se lee tres prima a cinco prima, la síntesis avanza en el mismo sentido que la apertura y puede ir seguida: es la HEBRA CONDUCTORA o continua, con un solo cebador. Sobre el otro molde, la polimerasa tendría que ir en sentido contrario al avance, lo que es imposible; solo puede sintetizar a tramos, esperando a que la helicasa desnude un tramo nuevo y empezando cada uno con su propio cebador. Es la HEBRA RETARDADA o discontinua, formada por los FRAGMENTOS DE OKAZAKI.

TERCERA ETAPA: TERMINACIÓN Y MADURACIÓN. Intervienen:

La ADN POLIMERASA I, que elimina los cebadores de ARN y rellena los huecos con ADN.

La ADN LIGASA, que sella con enlaces fosfodiéster las muescas que quedan entre fragmentos consecutivos, dando continuidad a la hebra retardada.

La TELOMERASA, en eucariotas, que alarga los extremos de los cromosomas lineales: al retirar el último cebador queda un hueco que ninguna polimerasa puede rellenar, porque no hay dónde apoyar el extremo 3 prima, y sin ella el cromosoma se acortaría en cada división.

El resultado son dos moléculas de ADN idénticas entre sí e idénticas a la original, cada una con una hebra vieja y una nueva, listas para repartirse entre las dos células hijas.