Replicación del ADN
La replicación es el proceso mediante el cual, a partir de una molécula de ADN progenitora, se obtienen dos células hijas con la misma información genética. Este proceso tiene lugar en la fase S de la interfase.
La replicación se produce simultáneamente en las dos cadenas de ADN. Comienza en el origen de replicación, donde las dos cadenas se separan. La replicación avanza y las dos hebras se copian a la vez en ambos sentidos (bidireccional).
Esto plantea un problema, ya que las dos cadenas discurren en direcciones opuestas: una cadena en dirección 5′-3′ y la otra 3′-5′.
Como la replicación implica la formación de dos cadenas antiparalelas nuevas, una de las cadenas deberá sintetizarse en sentido 5′-3′ y la otra 3′-5′.
Todas las polimerasas añaden nucleótidos en dirección 5′-3′, lo que provoca que la replicación continua sea en la cadena 3′-5′. Sin embargo, en la cadena complementaria, la replicación se produce de manera discontinua. Se van replicando pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki) que luego se unen mediante una ligasa.
La cadena con replicación continua se denomina cadena adelantada, y la otra, cadena retardada. La replicación discontinua requiere cuatro pasos:
1. Síntesis del cebador y elongación
Para que la replicación comience, es necesario un fragmento de ARN, denominado cebador. En la replicación discontinua, para cada fragmento de Okazaki se genera un nuevo cebador.
2. Eliminación del cebador y rellenado del hueco
Para completar un fragmento de Okazaki, la ADN polimerasa I elimina el ARN cebador anterior y lo sustituye por nucleótidos de ADN.
3. Ligación
La ADN polimerasa no puede enlazar los fragmentos de Okazaki; esto lo hace la ADN ligasa mediante un enlace fosfodiéster.
Transcripción
La transcripción es el proceso por el cual se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de ADN a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias de ARN. Se lleva a cabo en el interior del núcleo. Son necesarios: una cadena de ADN que actúa como molde, los enzimas y los ribonucleótidos A, G, C, U.
Proceso de Transcripción
La transcripción se lleva a cabo en cuatro fases: iniciación, elongación, terminación y maduración.
Iniciación
Antes de que comience la transcripción, el ARN polimerasa tiene que reconocer el centro promotor. El ARN polimerasa desenrolla una vuelta del ADN, lo que crea una burbuja de transcripción que permite que la secuencia de bases del ADN se separe y se puedan incorporar los ribonucleótidos. Esta burbuja se desplaza a lo largo del ADN, junto con la ARN polimerasa.
Elongación
El ARN polimerasa lee el ADN en dirección 3′-5′. El crecimiento del ARN es en dirección 5′-3′. El enzima selecciona los ribonucleótidos que se van añadiendo.
Terminación
El ARN polimerasa continúa la transcripción hasta que encuentra una señal de parada. La transcripción se detiene.
La señal de parada hace que el ARN forme una horquilla, lo que provoca que se separe del ADN molde y se interrumpa la síntesis de ARN.
Maduración
La maduración es semejante en procariotas y eucariotas, aunque hay diferencias importantes entre estos tipos de células. Se llama transcrito primario a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción.
Traducción
La traducción transforma la información del ARNm en una secuencia de aminoácidos (Aa) de una proteína. Interviene una molécula que soluciona dos problemas: el triplete del ARNm tiene que descodificarse para que se produzca la correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos que establece el código genético, y el tamaño molecular de un triplete de nucleótidos es mucho mayor que el de un aminoácido. Esta molécula es el ARNt.
Fase Previa a la Traducción
Es la fase de activación de los aminoácidos. La activación de un aminoácido exige la presencia de una molécula de ATP y de un enzima específico para cada aminoácido. El ATP libera pirofosfato (PPi). El complejo aminoácido-ARNt es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar cadenas de proteínas.
Fases de la Traducción
La traducción consta de tres fases: iniciación, elongación y terminación. En este proceso intervienen ARNt, ribosomas y ARNm.
Iniciación
Hacen falta dos señales para que comience la síntesis de proteínas: el triplete AUG y la caperuza del ARNm. La traducción comienza por el triplete AUG + próximo a la caperuza y no tiene lugar si no está el AUG; la metionina (Met) es siempre el primer aminoácido de la cadena polipeptídica y se elimina al final del proceso. Al final de esta etapa, la subunidad mayor del ribosoma se une con el complejo de iniciación para formar un ribosoma complejo con dos hendiduras: el sitio P (ocupado por ARNt-Met) y el sitio A (libre para recibir un ARNt con su aminoácido).
Elongación
La elongación consiste en la adición de aminoácidos al extremo de la cadena. El sitio P está ocupado inicialmente por el ARNt-Met, y en el sitio A, que está vacío, se introduce otro ARNt cargado con su correspondiente aminoácido. La Met que está unida al ARNt rompe este enlace y se une mediante un enlace peptídico al grupo amino del siguiente aminoácido que está enlazado a su ARNt. El resultado es la formación de un dipéptido en el sitio A. El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm, lo que provoca la expulsión del ARNt de la Met del sitio P. El dipeptidil-ARNt pasa del sitio A al P (el sitio A queda vacío) y se inicia otro ciclo de elongación. El proceso es catalizado por factores de elongación (FE).
Terminación
La síntesis de la cadena polipeptídica se detiene cuando aparece en el sitio A uno de los tres codones de terminación en el ARNm. El factor proteico de terminación se une al codón de terminación. Estos factores provocan la separación de la cadena polipeptídica del ARNt, y se separan las unidades del ribosoma.
Si un ARNm es largo, puede ser leído por varios ribosomas simultáneamente (polisoma).