Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Navarra · 2022

La ADN polimerasa:

a) ¿Qué tipo de biomolécula es?
b) ¿Qué función tiene en la célula?
c) ¿Qué efecto tendría un aumento de temperatura sobre esta biomolécula?

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{es?}}$

Es una proteína, y dentro de ellas una enzima: un biocatalizador que acelera una reacción del metabolismo disminuyendo su energía de activación, sin consumirse en ella y con gran especificidad.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula?}}$

Cataliza la replicación del DNA, es decir, la síntesis de una hebra nueva complementaria de la hebra molde.

Recorre el molde en sentido $3^{\mathrm{\prime }}\to 5^{\mathrm{\prime }}$ y va añadiendo desoxirribonucleótidos al extremo $3^{\mathrm{\prime }}$ libre de la cadena que crece, de modo que la síntesis se realiza siempre en dirección $5^{\mathrm{\prime }}\to 3^{\mathrm{\prime }}$. Necesita un cebador, porque no puede empezar una cadena de cero, y esa doble limitación es lo que obliga a que una hebra se sintetice de forma continua y la otra en fragmentos de Okazaki.

Posee además dos funciones de vigilancia: la actividad correctora de pruebas, que retira el nucleótido mal apareado que acaba de incorporar y lo sustituye por el correcto, y la participación en los sistemas de reparación del DNA. Gracias a ellas la tasa de error final es de un nucleótido por cada mil millones, y esa fidelidad es la que hace posible que la información genética se transmita intacta.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{efecto}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{aumento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula?}}$

Al principio, un aumento moderado aceleraría la reacción, porque incrementa la energía cinética de las moléculas y la frecuencia de los encuentros entre la enzima y su sustrato.

Superada la temperatura óptima, el efecto se invierte: la agitación térmica rompe los enlaces débiles —puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas y enlaces iónicos— que mantienen la conformación nativa. La enzima se desnaturaliza, pierde su estructura terciaria, el centro activo deja de reconocer al molde y la actividad cae bruscamente. La estructura primaria, en cambio, se conserva, porque los enlaces peptídicos no se rompen.

Conviene añadir un matiz: eso vale para las polimerasas de los organismos mesófilos. Las bacterias termófilas poseen polimerasas cuya estructura resiste temperaturas muy altas, y en esa propiedad se basa la PCR, que emplea la Taq polimerasa de $\mathit{\text{Thermus}}\mathit{\text{aquaticus}}$ precisamente porque no se desnaturaliza en los ciclos de $95{}^{\circ }\text{C}$.