Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Galicia · 2022

PREGUNTA 6. Genética y evolución.



a) ¿Qué proceso aparece representado en la figura 3? Identifique los extremos y las moléculas señaladas con letras.
b) Explique el proceso haciendo referencia al papel de las distintas enzimas implicadas en el mismo.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{aparece}}\mathbf{\text{representado}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{figura}}\mathbf{\text{3?}}\mathbf{\text{Identifique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{extremos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{aladas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{letras.}}$

El proceso representado es la replicación del ADN, y en concreto una horquilla de replicación: el punto en el que la doble hélice se abre y sobre cada una de las hebras separadas se sintetiza una hebra nueva. La horquilla avanza hacia la derecha, hacia la zona que aún permanece enrollada.

En cuanto a los extremos, las dos hebras parentales son antiparalelas. La hebra molde superior, sobre la que la síntesis avanza siguiendo a la horquilla, se lee en sentido 3' a 5' en esa dirección, de modo que el extremo A, situado a la derecha, es su extremo 5'. Por complementariedad, el extremo B, que es el de la hebra molde inferior, es su extremo 3'.

Las letras señalan:

• C: los cebadores de ARN, los fragmentos cortos que la primasa sintetiza para que la ADN polimerasa tenga un extremo 3' libre desde el que empezar. Se ven dos: uno recién colocado junto a la horquilla y otro al principio del fragmento anterior.

• D: los fragmentos de Okazaki, los tramos cortos y discontinuos que forman la hebra retardada. Las flechas indican que se sintetizan en sentido contrario al avance de la horquilla.

• E: la hebra conductora o continua, que se sintetiza de una sola pieza siguiendo el avance de la horquilla, tal como muestra la flecha larga.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{haciendo}}\mathbf{\text{referencia}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{distintas}}\mathbf{\text{enzimas}}\mathbf{\text{implicadas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{mismo.}}$

La replicación es semiconservativa: las dos hebras se separan, cada una sirve de molde y cada molécula hija conserva una hebra parental y una nueva. En ella intervienen varias enzimas, cada una con un cometido preciso.

La helicasa abre la doble hélice rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias y genera la horquilla.

Las proteínas SSB se unen a las hebras ya separadas y evitan que vuelvan a aparearse mientras se copian.

La topoisomerasa, o girasa, corta y vuelve a unir una de las hebras por delante de la horquilla para deshacer el superenrollamiento que la apertura provoca; sin ella la molécula acabaría por bloquearse.

La primasa sintetiza los cebadores de ARN, los elementos señalados con la letra C. Son necesarios porque la ADN polimerasa sabe alargar una cadena pero no iniciarla: solo puede añadir nucleótidos sobre un extremo 3' que ya tenga el hidroxilo libre.

La ADN polimerasa III es la que realmente construye las hebras nuevas, añadiendo nucleótidos complementarios siempre en sentido 5' a 3'. Esa limitación es la que explica la asimetría de la figura: sobre un molde esa dirección coincide con la del avance de la horquilla y la hebra se sintetiza de un tirón, y es la hebra conductora, E; sobre el otro molde la dirección obligada es la contraria, y la síntesis solo puede hacerse a trozos, hacia atrás, en los fragmentos de Okazaki señalados con la letra D.

La ADN polimerasa I retira después los cebadores de ARN y rellena con ADN los huecos que dejan.

Por último, la ADN ligasa sella los enlaces fosfodiéster que quedan abiertos entre un fragmento y el siguiente, con lo que la hebra retardada queda convertida en una cadena continua.

A todo ello se suma la actividad correctora de la propia ADN polimerasa, que revisa cada nucleótido que coloca y sustituye los mal apareados, y que es la responsable de que la replicación tenga una fidelidad tan alta.