Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · La Rioja · 2022

Indique el significado de las siguientes afirmaciones:

a) Las dos hebras de una molécula de ADN son antiparalelas. [0,2 puntos]

b) La replicación del ADN es semiconservativa. [0,3 puntos]

c) La replicación del ADN es bidireccional. [0,2 puntos]

d) Una de las cadenas del ADN se replica mediante fragmentos de Okazaki. [0,3 puntos]

$\textbf{a) Las dos hebras de una molécula de ADN son antiparalelas. [0,2 puntos]}$

Significa que las dos hebras de la doble hélice discurren en sentidos opuestos: donde una tiene su extremo $5'$, la otra tiene su extremo $3'$.

Cada hebra está polarizada porque los enlaces fosfodiéster unen siempre el carbono $5'$ de un nucleótido con el carbono $3'$ del siguiente. Al aparearse las bases, las dos cadenas solo encajan si se disponen en direcciones contrarias.

Esa antiparalelidad no es un detalle: es la causa de que la replicación tenga que ser distinta en cada hebra, ya que la ADN polimerasa solo puede sintetizar en sentido $5'\rightarrow 3'$.

$\textbf{b) La replicación del ADN es semiconservativa. [0,3 puntos]}$

Significa que cada una de las dos moléculas hijas conserva una de las dos hebras de la molécula original y lleva una hebra de nueva síntesis. Ninguna de las dos hijas es enteramente nueva ni enteramente antigua: cada una es mitad vieja y mitad nueva.

Lo demostraron Meselson y Stahl en 1958. Cultivaron bacterias en un medio con nitrógeno pesado, $^{15}N$, hasta que todo su ADN quedó marcado, y las pasaron después a un medio con nitrógeno ligero. Separando el ADN por densidad en un gradiente de cloruro de cesio, la primera generación dio una sola banda de densidad intermedia —lo que descartaba la replicación conservativa— y la segunda dio dos bandas, una intermedia y otra ligera, lo que descartaba también la dispersiva.

El mecanismo garantiza que la información se transmita fielmente, porque cada hebra vieja sirve de molde y de patrón de comprobación para la nueva.

$\textbf{c) La replicación del ADN es bidireccional. [0,2 puntos]}$

Significa que a partir de cada punto donde comienza la replicación esta avanza en los dos sentidos a la vez, y no en uno solo.

De cada origen parten dos horquillas de replicación que se alejan en direcciones opuestas, de modo que se forma una burbuja u ojo de replicación que crece por sus dos extremos. En el cromosoma circular de una bacteria hay un solo origen y las dos horquillas se encuentran en el punto diametralmente opuesto; en un cromosoma eucariota hay muchos orígenes y todas las burbujas acaban fusionándose.

$\textbf{d) Una de las cadenas del ADN se replica mediante fragmentos de Okazaki. [0,3 puntos]}$

Significa que una de las dos hebras nuevas —la retardada— no se sintetiza de forma continua, sino a trozos.

La causa está en las dos restricciones anteriores. La ADN polimerasa solo añade nucleótidos sobre un extremo $3'$ libre, de manera que la hebra nueva crece siempre de $5'$ a $3'$; y las dos hebras molde son antiparalelas. Sobre una de ellas, la síntesis coincide con el sentido en que avanza la horquilla y puede ser continua: es la hebra conductora o adelantada. Sobre la otra, la síntesis tendría que ir en sentido contrario al avance de la horquilla, cosa imposible, y la única solución es esperar a que se abra un tramo y copiarlo hacia atrás.

Se obtienen así fragmentos cortos, de unos $1\,000$ a $2\,000$ nucleótidos en los procariotas y de $100$ a $200$ en los eucariotas, cada uno iniciado por su propio cebador de ARN. Después, una segunda ADN polimerasa retira los cebadores y rellena los huecos con ADN, y la ADN ligasa sella las uniones hasta obtener una hebra continua.