¿Existen diferencias en el proceso de replicación del ADN entre células procariotas y eucariotas? Si es así, describa las principales diferencias en cuanto a:
a) La maquinaria enzimática. [0,3 puntos]
b) La organización del ADN. [0,4 puntos]
c) La regulación del proceso. [0,3 puntos]
Sí existen diferencias. El mecanismo es el mismo —replicación semiconservativa y bidireccional, síntesis en sentido
, hebra conductora continua y hebra retardada en fragmentos de Okazaki—, pero la escala y la organización del genoma imponen cambios importantes.
En los procariotas es más sencilla.
tiene tres ADN polimerasas: la III, que es la replicativa y trabaja a gran velocidad —unos
nucleótidos por segundo—, la I, que retira los cebadores y rellena los huecos, y la II, de reparación.
En los eucariotas hay más de una decena de ADN polimerasas con funciones repartidas: la
trabaja unida a la primasa e inicia las cadenas, la
y la
son las replicativas de la hebra retardada y de la conductora, y la
replica el ADN mitocondrial. Son mucho más lentas, unos
nucleótidos por segundo.
Los eucariotas necesitan además una enzima que los procariotas no tienen: la telomerasa, una transcriptasa inversa que alarga los extremos de los cromosomas lineales para compensar el acortamiento que se produce en cada replicación al retirarse el último cebador. El cromosoma circular bacteriano no tiene ese problema.
El procariota tiene una única molécula circular, desnuda —sin histonas—, en el citoplasma, y un solo origen de replicación. De él parten dos horquillas que recorren el cromosoma en sentidos opuestos y se encuentran en el punto diametralmente opuesto: una sola burbuja para todo el genoma.
El eucariota tiene varias moléculas lineales, los cromosomas, encerradas en el núcleo y asociadas a histonas formando nucleosomas. Eso obliga a dos cosas: a desmontar y volver a montar los nucleosomas por delante y por detrás de cada horquilla, para lo que hacen falta chaperonas de histonas, y a disponer de muchos orígenes de replicación por cromosoma —decenas de miles en el conjunto del genoma humano—, porque con uno solo la replicación tardaría semanas. Todas esas burbujas crecen a la vez y acaban fusionándose.
Los extremos lineales, además, exigen los telómeros y su enzima, como se ha dicho.
En el procariota la replicación va ligada al crecimiento: se inicia cuando la célula alcanza determinada masa y, si el medio es rico, puede empezar una nueva ronda antes de terminar la anterior, de modo que una bacteria llega a dividirse cada veinte minutos con un cromosoma que tarda cuarenta en replicarse. No hay fases separadas.
En el eucariota la replicación está confinada en la fase S del ciclo celular y sometida a un control estricto. Los complejos ciclina-quinasa dependiente de ciclina autorizan el inicio, y los orígenes se marcan con un sistema de licencia que garantiza que cada uno se dispare una sola vez por ciclo: el ADN no puede replicarse dos veces en la misma fase S. Además, los puntos de control comprueban antes de entrar en S que las condiciones son adecuadas y, al final de la fase, que la replicación ha terminado y no hay daños; si los hay, el ciclo se detiene o la célula entra en apoptosis.