MAPA CONCEPTUAL DE LA REPLICACION DEL ADN, Esquemas y mapas conceptuales de Bioquímica

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V

REPLICACIÓN DEL ADN

Proceso previo a la división celular, por el que las moléculas del ADN de una célula se duplican para formar nuevas moléculas, iguales a las preexistentes, las cuales se van a repartir de manera equitativa entre cada una de las dos células hijas formadas en el proceso de división celular. Este proceso ocurre solamente una vez para una célula en cuestión y afecta a todo el ADN de la misma.

CARACTERISTICAS ENZIMAS

PARTICIPANTES

SEMICONSERVATIVA

BIDIRECCIONAL

SIMULTANEA

La replicación es semiconservativa, ya que de las dos moléculas idénticas resultantes del proceso, cada una de ellas posee una cadena que estaba presente en la molécula parental preexistente y la otra cadena complementaria es de nueva síntesis.

La separación de las hebras progenitoras, que comienzan en cada origen, progresa en ambas direcciones, por lo que se dice que la replicación es bidireccional

La síntesis no comienza al azar sino en puntos concretos de la molécula, denominados orígenes de la replicación. En cada uno de ellos se produce la apertura local de la doble hélice y comienza la síntesis simultánea de las dos nuevas hebras.

HELICASA

Cataliza el des enrollamiento, dependiente de ATP, del DNA de doble hélice. La separación de cadenas genera una tensión en la estructura helicoidal, que eliminan las topoisomerasas

ADN

POLIMERASA

Enzimas muy precisas que actúan según:

2a- Catalizan la síntesis de DNA dirigida por un molde a partir de dNTP.

2b- Requieren un extremo cebador con un grupo 3'-OH libre.

2c- Realizan la síntesis de las nuevas hebras en la dirección 5' -

3'.

TOPOISOMERASAS

Producen simultáneamente el

desenrollamiento del DNA.

LA REPLICACIÓN DEL ADN

Iniciación Elongación Terminación

ETAPAS DE LA REPLICACIÓN

A cada horquilla de

replicación se une una

ADN polimerasa que,

tomando como molde la

cadena de ADN, sintetiza

pequeños fragmentos de

ARN; de aproximadamente

20 nucleótidos,

denominados ARN

iniciador, primer o

cebador.

Otra ADN polimerasa alarga la

cadena siempre en dirección 5'-3'.

Teniendo en cuenta que las bandas

de ADN molde son antiparalelas, la

cadena que se forma utilizando

como molde la banda que tiene

dirección 3'-5', se sintetiza de forma

continua y recibe el nombre de

cadena conductora. Mientras que la

cadena que se forma utilizando

como molde la banda en sentido 5'-

3', lo hace de forma discontinua o

por fragmentos, denominados

fragmentos de Okazaki; y recibe el

nombre de cadena conducida o

retardada. En esta etapa también

intervienen otras enzimas como son

las helicasas y las endonucleasas.

La terminación de este proceso

puede describirse de una

manera relativamente sencilla.

Las dos horquillas que se

acercaban, moviéndose en

dirección opuesta, se unen y

forman una sola quedando de

esta manera las dos cadenas

entrelazadas. Aquí también

intervienen proteínas específicas

denominadas topoisomerasas.

REPLICACIÓN DE ADN

MECANISMOS DE REPARACIÓN DEL ADN

Reparación de una sola cadena de

ADN

Los tipos más frecuentes de daños en el ADN corresponden a rupturas en una sola cadena. Si bien pueden tener muchas consecuencias cuando no son adecuadamente reparadas, su principal ventaja es que siempre dejarán la cadena complementaria intacta para que sea utilizada como guía en la reparación. La estructura de doble hélice del ADN es ideal para que este proceso se lleve a cabo.

Reparación por escisión de bases

Reparación por escisión de

nucleótidos

Reparación de ambas cadenas

del ADN

Un tipo especialmente peligroso de daño en el ADN ocurre cuando ambas cadenas se rompen y no queda alguna que pueda servir como molde para la reparación; esto abre la posibilidad de que se produzcan daños importantes para la célula; por ejemplo, que se pierda información.

Reparación por unión de

extremos no homólogos

La unión de extremos no homólogos (NHEJ) es el mecanismo más simple para reparar este tipo de daños: los extremos de las cadenas se colocan juntas y se pegan.

La reparación por escisión de bases (BER) es el mecanismo responsable de eliminar los nucleótidos dañados en el ADN que podrían causar mutaciones

por un mal apareamiento, o

bien por la ruptura del ADN durante su replicación.

Reparación por mal apareamiento de

las bases

La reparación por escisión de nucleótidos (NER) es particularmente importante para remediar el daño en el ADN que ocurre por la exposición a la radiación solar por un tiempo prolongado; una hora bajo el sol intenso puede producir hasta 100 000 lesiones en el ADN por cada célula. No obstante, ésta no es la única fuente de daño, pues existen otros agentes que provocan fenómenos similares.

Así, la reparación por mal apareamiento de las bases (MMR) es el sistema encargado de reconocer y arreglar este tipo de errores, con el fin de evitar cambios (mutaciones) en el ARN y las proteínas codificadas.

Reparación por

recombinación homóloga

Una forma más precisa de reparar las rupturas en ambas cadenas del ADN es la recombinación homóloga (HR). Los humanos y muchos otros seres vivos poseemos dos copias de cada cromosoma; así, este mecanismo utiliza la copia del ADN en el cromosoma hermano como molde para reparar los daños.