Duplicación del ADN en Células Procariotas
Fase de Iniciación
Hay una secuencia de nucleótidos en el ADN que actúa como señal de inicio. La enzima helicasa rompe los puentes de hidrógeno entre las dos hebras complementarias y las separa. Las topoisomerasas eliminan las tensiones y los superenrollamientos que se producen en la molécula al desenrollarse la doble hélice. Actúan cortando las hebras y volviéndolas a unir. Las proteínas estabilizadoras mantienen las dos hebras complementarias separadas. Se inicia la formación de la horquilla de replicación: hay una helicasa que trabaja en un sentido y otra que trabaja en sentido contrario. Las dos horquillas de replicación enfrentadas forman la burbuja.
Fase de Elongación
En esta fase también intervienen las ARN polimerasas y las ADN polimerasas. Una ARN polimerasa llamada primasa sintetiza un fragmento corto de ARN formado por unos 10 nucleótidos llamado primer. El ADN polimerasa III, partiendo del primer, sintetiza una nueva hebra de ADN 5’-3’ a partir de nucleótidos de fosfato. Tiene un crecimiento continuo y se denomina hebra conductora. Sobre la otra hebra, la ARN polimerasa sintetiza unos 40 nucleótidos de ARN. A partir de estos, la ADN polimerasa III sintetiza unos mil nucleótidos de ADN y se forma un fragmento de Okazaki. Este proceso se repite a medida que se separan las 2 hebras patrón. Luego, el ADN polimerasa I retira los segmentos de ARN y añade nucleótidos de ADN. Finalmente, interviene la ADN ligasa uniendo los diferentes fragmentos de ADN sintetizados. Esta nueva hebra tiene un crecimiento discontinuo y se denomina hebra retardada.
Duplicación del ADN en Eucariotas
Diferencias con la Replicación en Procariotas
- El ADN de las células eucariotas está asociado a histonas, que forman nucleosomas. Al formarse las horquillas de replicación, la hebra que sirve de patrón a la hebra conductora se queda con las histonas y ambas cadenas se enrollan juntas, mientras que la hebra retardada y la patrón se enrollan juntas sobre nuevos octámeros que llegan a los lugares de replicación para formar nuevos nucleosomas.
- La longitud del ADN es mucho mayor, el proceso de replicación es bastante más lento por la presencia de histonas.
- En el ADN de un cromosoma no hay un solo origen de replicación, sino un centenar.
- Los fragmentos de Okazaki son más pequeños.
Hipótesis de la Colinealidad
Se estableció la correspondencia entre la secuencia de nucleótidos de un gen y la secuencia de aminoácidos de la enzima que el gen codifica. Se lleva a cabo en dos procesos:
Transcripción
Proceso en el que a partir de la secuencia de nucleótidos de un gen de ADN se sintetiza un ARNm mediante la unión de los nucleótidos de ARN complementarios. Se lleva a cabo donde está el ADN celular.
Traducción
Es la síntesis de una proteína mediante la unión de los aminoácidos indicados en la secuencia de ribonucleótidos del ARNm obtenido en la transcripción.
Mecanismo de Transcripción
Intervienen el ADN, ribonucleótidos, enzimas ARN polimerasas y cofactores. Solo se transcribe a ARN una de las dos cadenas de ADN, según el gen. Cada molécula de ARN tiene un extremo inicial 5’ y un extremo final 3’, la ARN polimerasa cataliza la adición de ribonucleótidos en sentido 5’-3’. Esta cadena es antiparalela al segmento de ADN que se transcribe. La nueva molécula de ARN transcrita sigue la misma complementariedad de bases que en la replicación del ADN, salvo para la adenina, cuya base complementaria es el uracilo.
Transcripción en Eucariotas
Iniciación
En la sección promotor se fijan la CAAT y la TATA.
Elongación
El proceso de síntesis continúa en sentido 5’-3’. Una vez transcritos 30 nucleótidos se añade una capucha o casquete.
Finalización
La finalización de la síntesis del pre-ARNm se produce cuando se llega a la secuencia TTATTT que da lugar a la secuencia AAUAAA, secuencia de señalización de poliadenilación. 10 o 35 nucleótidos separan el pre-ARN de la ARN polimerasa y queda libre en el núcleo. La enzima poliA polimerasa añade al extremo 3’ de 50 a 250 ribonucleótidos de adenina y se denomina cola de poliA.
Maduración
Se produce en el núcleo y la lleva a cabo una enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear. Se asocian proteínas y se separan los intrones. A continuación, las ARN ligasas específicas empalman los exones. El ARNt y el ARNr también presentan procesos de maduración.
ARN y Secuencia de Aminoácidos
La traducción es la síntesis de la secuencia de aminoácidos de una proteína siguiendo el mensaje contenido en el ARNm. Tiene lugar en los ribosomas y en ella intervienen ARN, enzimas, factores proteicos y nucleótidos. Hay tres tipos de ARN:
- ARN mensajero (ARNm): lleva la información genética transcrita a partir del ADN hasta los ribosomas.
- ARN ribosómico (ARNr): forma parte esencial del propio ribosoma.
- ARN de transferencia (ARNt): transporta aminoácidos a los ribosomas según sea la secuencia de bases del ARNm.
Etapas del Proceso de Traducción
- Activación
- Traducción
- Asociación
Iniciación
Se diferencian tres lugares de unión: centro P (donde se sitúa el primer ARNt), centro A (donde está el ARNt) y centro E (donde está el ARNt).
Iniciación en Eucariotas
El pre-ARNm se sintetiza en el núcleo y antes de salir experimenta una maduración.
Clasificación de las Mutaciones
- Mutaciones somáticas: afectan a las células somáticas y no se transmiten a la descendencia.
- Mutaciones germinales: afectan a células germinales y se pueden transmitir a la descendencia.
Según la Cantidad de Material Genético
- Mutaciones génicas: alteraciones en la secuencia de nucleótidos.
- Mutaciones cromosómicas: alteraciones en la secuencia de los genes de un cromosoma.
- Mutaciones genómicas: afectan al número de cromosomas.
Origen de las Mutaciones
- Mutaciones naturales: aparecen espontáneamente.
- Mutaciones inducidas: provocadas por agentes físicos o químicos.
Tipos de Mutaciones Cromosómicas
- Deleción: pérdida de un fragmento del cromosoma. Contiene muchos genes y puede tener consecuencias graves. Afecta a los dos cromosomas homólogos.
- Duplicación: repetición de un segmento de un cromosoma. La cantidad de material genético aumenta. Sobre el fragmento duplicado se pueden producir otras mutaciones.
- Inversión: cambio de sentido de un fragmento en el cromosoma. Si en el segmento invertido se encuentra el centrómero, es inversión pericéntrica, y si no, inversión paracéntrica.
- Translocación: cambio de posición de un segmento de cromosoma. Cuando se produce por intercambio de segmentos entre dos cromosomas no homólogos se denomina translocación recíproca. Cuando hay translación de un segmento a otro lugar del cromosoma, se denomina transposición. Como las inversiones, las translocaciones no resultan negativas para sus descendientes.