Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Navarra · 2023

a) Indica qué representan en el dibujo los procesos 1 y 2 y a qué tipo celular corresponden.
b) ¿Qué nombre reciben las estructuras 3-5?
c) Nombra 3 enzimas implicadas en llevar a cabo este proceso celular y explica su función en el mismo.

$\textbf{a) Indica qué representan en el dibujo los procesos 1 y 2 y a qué tipo celular corresponden.}$

Los dos representan la replicación del DNA, y lo que los distingue es el tipo de célula en que ocurre.

El proceso $1$ se desarrolla sobre una molécula de DNA circular, y la replicación arranca de un único origen desde el que la burbuja se abre en las dos direcciones hasta dar la vuelta completa. Corresponde, por tanto, a una célula procariota, cuyo cromosoma bacteriano es una sola molécula circular.

El proceso $2$ se desarrolla sobre una molécula de DNA lineal en la que se abren varias burbujas a la vez, en puntos distintos y separados. Corresponde a una célula eucariota, cuyos cromosomas son lineales y muy largos y disponen de múltiples orígenes de replicación que funcionan simultáneamente. Esa multiplicidad es lo que permite copiar un genoma enorme en un tiempo razonable: las burbujas crecen hasta encontrarse y fusionarse.

$\textbf{b) ¿Qué nombre reciben las estructuras 3-5?}$

Son burbujas u ojos de replicación: las zonas en las que la doble hélice se ha abierto y se está sintetizando DNA nuevo.

Cada burbuja nace de un origen de replicación y está limitada por dos horquillas de replicación, una en cada extremo, que avanzan en sentidos opuestos; de ahí que la replicación se describa como bidireccional. En el dibujo se aprecia en cada una la orientación antiparalela de las hebras, con sus extremos $5'$ y $3'$ señalados, y en rojo las hebras de nueva síntesis.

$\textbf{c) Nombra 3 enzimas implicadas en llevar a cabo este proceso celular y explica su función en el mismo.}$

La helicasa rompe los puentes de hidrógeno entre las bases y separa las dos hebras de la doble hélice, abriendo la horquilla de replicación y manteniéndola abierta con ayuda de las proteínas SSB.

La DNA-polimerasa sintetiza las hebras nuevas añadiendo nucleótidos complementarios al molde. Solo trabaja en sentido $5'\rightarrow 3'$ y necesita un extremo $3'$-OH libre para empezar, lo que obliga a que una hebra se sintetice de forma continua y la otra en fragmentos de Okazaki. Posee además actividad correctora, que revisa cada nucleótido incorporado.

La DNA-ligasa une los fragmentos de Okazaki entre sí, sellando con enlaces fosfodiéster las muescas que quedan en la hebra retardada.

Cabría añadir la primasa, que sintetiza los cebadores de RNA sin los cuales la polimerasa no podría iniciar la síntesis, y la topoisomerasa, que corta y vuelve a unir las hebras para relajar el superenrollamiento que el avance de la horquilla genera por delante de ella.