Una molécula de ADN es una estructura que se encuentra en un cromosoma. Un cromosoma contiene una molécula de este tipo que consta de dos hebras. La reduplicación del ADN es la transferencia de información después de la autorreproducción de hilos de una molécula a otra. Es inherente tanto al ADN como al ARN. Este artículo analiza el proceso de reduplicación del ADN.
Información general y tipos de síntesis de ADN
Se sabe que los hilos de la molécula están retorcidos. Sin embargo, cuando comienza el proceso de reduplicación del ADN, se desespiralizan, luego se desplazan hacia los lados y se sintetiza una nueva copia en cada uno. Al finalizar, aparecen dos moléculas absolutamente idénticas, cada una de las cuales contiene un hilo madre e hija. Esta síntesis se llama semiconservadora. Las moléculas de ADN se alejan, mientras permanecen en un solo centrómero, y finalmente divergen solo cuando este centrómero comienza a dividirse.
Otro tipo de síntesis se llama reparativa. Él, a diferencia del anterior,asociado con cualquier etapa celular, pero comienza cuando ocurre daño en el ADN. Si son demasiado extensos, la célula eventualmente muere. Sin embargo, si el daño está localizado, entonces puede repararse. Dependiendo del problema, una o dos hebras de ADN están sujetas a restauración. Esta, como también se le llama, síntesis no programada no toma mucho tiempo y no requiere grandes costos de energía.
Pero cuando ocurre la reduplicación del ADN, se consume mucha energía, material, su duración se extiende por horas.
La reduplicación se divide en tres periodos:
- iniciación;
- alargamiento;
- terminación.
Echemos un vistazo más de cerca a esta secuencia de reduplicación del ADN.
Iniciación
Hay varias decenas de millones de pares de bases en el ADN humano (solo hay ciento nueve en los animales). La reduplicación del ADN comienza en muchos lugares de la cadena por las siguientes razones. Aproximadamente al mismo tiempo, se produce la transcripción en el ARN, pero se suspende en algunos lugares separados durante la síntesis del ADN. Por lo tanto, antes de tal proceso, se acumula una cantidad suficiente de una sustancia en el citoplasma de la célula para mantener la expresión génica y para que la actividad vital de la célula no se vea perturbada. En vista de esto, el proceso debe llevarse a cabo lo más rápido posible. Durante este período se lleva a cabo la transmisión y no se realiza la transcripción. Los estudios han demostrado que la reduplicación del ADN ocurre a la vez en varios miles de puntos: áreas pequeñas con ciertasecuencia de nucleótidos. Están unidos por proteínas iniciadoras especiales, que a su vez están unidas por otras enzimas de la replicación del ADN.
El fragmento de ADN donde ocurre la síntesis se llama replicón. Comienza desde el punto de inicio y termina cuando la enzima completa la replicación. El replicón es autónomo y también proporciona todo el proceso con su propio soporte.
El proceso puede no comenzar desde todos los puntos a la vez, en algún lugar comienza antes, en algún lugar después; puede fluir en una o dos direcciones opuestas. Los eventos ocurren en el siguiente orden cuando se generan:
- horquilla de réplica;
- cebador de ARN.
Horquilla de réplica
Esta parte es el proceso mediante el cual se sintetizan cadenas desoxirribonucleicas en las cadenas separadas de ADN. Las horquillas forman el llamado ojo de reduplicación. El proceso está precedido por una serie de acciones:
- liberación de la unión a histonas en el nucleosoma: las enzimas de reduplicación del ADN, como la metilación, la acetilación y la fosforilación, producen reacciones químicas que hacen que las proteínas pierdan su carga positiva, lo que facilita su liberación;
- desespiralización es el desenrollado necesario para soltar más los hilos;
- rompiendo enlaces de hidrógeno entre hebras de ADN;
- su divergencia en diferentes direcciones de la molécula;
- fijación por proteínas SSB.
cebador de ARN
La síntesis se lleva a cabouna enzima llamada ADN polimerasa. Sin embargo, no puede iniciarlo por sí mismo, por lo que lo hacen otras enzimas: las polimerasas de ARN, que también se denominan cebadores de ARN. Se sintetizan en paralelo con cadenas desoxirribonucleicas según el principio complementario. Así, la iniciación termina con la síntesis de dos cebadores de ARN en dos hebras de ADN que se rompen y se separan en diferentes direcciones.
Alargamiento
Este período comienza con la adición de un nucleótido y el extremo 3' del cebador de ARN, que se lleva a cabo por la ADN polimerasa ya mencionada. Al primero, le une el segundo, el tercer nucleótido, y así sucesivamente. Las bases de la nueva hebra están conectadas a la cadena principal por enlaces de hidrógeno. Se cree que la síntesis de filamentos procede en la dirección 5'-3'.
Donde se produce hacia la horquilla de replicación, la síntesis procede de forma continua y se alarga a medida que lo hace. Por lo tanto, dicho hilo se llama líder o líder. Ya no se forman cebadores de ARN.
Sin embargo, en la hebra materna opuesta, los nucleótidos de ADN continúan uniéndose al cebador de ARN y la cadena desoxirribonucleica se sintetiza en la dirección opuesta a la bifurcación de reduplicación. En este caso se llama lagging o lagging.
En la hebra rezagada, la síntesis ocurre fragmentariamente, donde, al final de una sección, la síntesis comienza en otro sitio cercano usando el mismo cebador de ARN. Por lo tanto, hay dos fragmentos en la hebra rezagada que están conectados por ADN y ARN. Se llaman fragmentos de Okazaki.
Entonces todo se repite. Luego, se desenrolla otra vuelta de la hélice, los enlaces de hidrógeno se rompen, las hebras se separan hacia los lados, la hebra principal se alarga, el siguiente fragmento del cebador de ARN se sintetiza en el rezagado, después de lo cual el fragmento de Okazaki. Después de eso, en la hebra rezagada, los cebadores de ARN se destruyen y los fragmentos de ADN se combinan en uno. Así que en este circuito sucede simultáneamente:
- formación de nuevos cebadores de ARN;
- síntesis de fragmentos de Okazaki;
- destrucción de cebadores de ARN;
- reunificación en una sola cadena.
Terminación
El proceso continúa hasta que dos horquillas de replicación se encuentran, o una de ellas llega al final de la molécula. Después de que las bifurcaciones se encuentran, las hebras hijas de ADN se conectan mediante una enzima. En el caso de que la horquilla se haya movido hasta el final de la molécula, la reduplicación del ADN finaliza con la ayuda de enzimas especiales.
Corrección
En este proceso se otorga un papel importante al control (o corrección) de la reduplicación. Los cuatro tipos de nucleótidos se suministran al sitio de síntesis y, mediante emparejamiento de prueba, la ADN polimerasa selecciona los que se necesitan.
El nucleótido deseado debe poder formar tantos enlaces de hidrógeno como el mismo nucleótido en la hebra molde de ADN. Además, debe haber una cierta distancia constante entre los esqueletos de azúcar-fosfato, correspondiente a tres anillos en dos bases. Si el nucleótido no cumple estos requisitos, la conexión no se producirá.
El control se realiza antes de su inclusión en la cadena y antesinclusión del siguiente nucleótido. Después de eso, se forma un enlace en la columna vertebral del azúcar fosfato.
Variación mutacional
El mecanismo de replicación del ADN, a pesar del alto porcentaje de precisión, siempre tiene alteraciones en los hilos, principalmente llamadas "mutaciones genéticas". Aproximadamente mil pares de bases tienen un error, que se denomina reduplicación convariante.
Sucede por varias razones. Por ejemplo, a una concentración alta o demasiado baja de nucleótidos, desaminación de citosina, presencia de mutágenos en el área de síntesis, y más. En algunos casos, los errores pueden corregirse mediante procesos de reparación, en otros, la corrección se vuelve imposible.
Si el daño ha tocado un lugar inactivo, el error no tendrá consecuencias graves cuando se produzca el proceso de reduplicación del ADN. La secuencia de nucleótidos de un gen en particular puede aparecer con un desajuste. Entonces la situación es diferente, y tanto la muerte de esta célula como la muerte de todo el organismo pueden convertirse en un resultado negativo. También se debe tener en cuenta que las mutaciones genéticas se basan en la variabilidad mutacional, lo que hace que el acervo genético sea más plástico.
Metilación
En el momento de la síntesis o inmediatamente después, se produce la metilación de la cadena. Se cree que en los humanos, este proceso es necesario para formar cromosomas y regular la transcripción de genes. En las bacterias, este proceso sirve para evitar que las enzimas corten el ADN.
