Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual, a partir de una molécula de ADN progenitora, se sintetizan dos moléculas hijas con la misma secuencia que el ADN original. Tiene lugar en la fase S de la interfase y es necesario para que se lleve a cabo la división celular.

Proceso de Replicación

1. Inicio de la replicación: Inicia en una zona donde hay una secuencia de nucleótidos, conocida como origen de la replicación.
2. Separación de las cadenas: Se produce el desenrollamiento de las cadenas, las helicasas rompen los puentes de hidrógeno que las mantienen unidas y las girasas rebajan la tensión.
3. Mantenimiento de la separación: Las cadenas se mantienen abiertas gracias a la enzima SSB en procariotas y RPA en eucariotas.
4. Formación de nuevas hebras: La síntesis de nuevas cadenas es catalizada por los enzimas ADN-polimerasa, que añaden nucleótidos uno a uno. El sentido de la replicación ocurre en sentido 5′->3′.
5. Terminación: Finalmente, otro enzima, la ADN-ligasa, conecta los fragmentos de Okazaki recién formados. Una vez llegado al proceso de terminación, es necesario eliminar los cebadores, sintetizar la cadena complementaria en el hueco y unir las dos cadenas.

Replicación en Eucariotas

La replicación en eucariotas es parecida a la de los procariotas, pero con algunas diferencias:

1. Su cadena de ADN es muy larga, por lo tanto, la replicación se inicia en varios puntos a la vez, llamados replicones.
2. Hay 5 tipos de ADN-Polimerasas que se reparten las tareas de elongación y corrección de errores.
3. Su ADN presenta histonas, que también se duplican en la replicación.
4. Cuando se elimina el último ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta, ya que la ADN-Polimerasa no puede rellenar el hueco al ser incapaz de sintetizar en dirección 3′->5′.

Enzimas de la Replicación

• ADN-Polimerasa: Son los enzimas encargados de catalizar la formación de los enlaces fosfodiéster en sentido 5′->3′.
• Helicasas: Son enzimas que rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias y, por tanto, son los enzimas encargados de abrir la doble hélice.
• Topoisomerasas: Su función es desenrollar la doble hélice de ADN, la mejor conocida es la ADN-Girasa.
• Primasa: Es un enzima que cataliza la formación de un fragmento de ARN, llamado cebador, que iniciará la replicación.
• Proteínas SSB: Son proteínas que unen las cadenas sencillas de ADN que se van formando.
• ADN-Ligasa: Es un enzima que une dos fragmentos de una misma cadena.

Pasos de la Replicación Discontinua

1. Síntesis del cebador y elongación: Para que la replicación comience, es necesario que exista un fragmento de doble cadena formado por un molde y por un oligonucleótido, denominado cebador. Este cebador lo sintetiza la ARN-Polimerasa o, más frecuentemente, la primasa.
2. Eliminación del cebador y rellenado del hueco: La ADN-Polimerasa I usa sus dos capacidades: completa el fragmento de Okazaki mediante la eliminación del ARN cebador anterior y lo sustituye por nucleótidos de ADN.
3. Unión: Un enzima, la ADN-Ligasa, une los fragmentos mediante un enlace fosfodiéster final en una reacción que consume energía.

Código Genético

• Código genético: Es la relación de correspondencia entre las bases nitrogenadas del ARNm y los aminoácidos que codifica.
• Codón: Son secuencias de 3 nucleótidos que aparecen en el ARNm, que codifican para un aminoácido concreto.
• Anticodón: Secuencia de 3 nucleótidos de una molécula de ARNt correspondiente a otro triplete de la cadena de ARNm (codón).
• Codón sin sentido: Son codones UGA, UAG y UAA que participan en la terminación del proceso de traducción.

Propiedades del Código Genético

• Degeneración: Hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un codón.
• Universalidad: La correspondencia entre codones y aminoácidos es siempre la misma, independientemente del organismo.

Transcripción

La transcripción es el proceso por el cual se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen (ADN) a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias pertenecientes al ARN.

Fases de la Transcripción

1. Iniciación: Antes de que empiece, la ARN-polimerasa tiene que reconocer una zona, llamada el centro promotor, a la cual se asocia.
2. Elongación: El enzima ARN-polimerasa lee el ADN en dirección 3′->5′, los ribonucleótidos se van añadiendo de acuerdo con la regla de complementariedad de bases.
3. Terminación: La ARN-polimerasa continúa la transcripción hasta que se encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN, el ARNm se separa.
4. Maduración del ARN: Se llama transcrito primario a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción. En los organismos procariotas, el ARNm carece de precursor, lo que permite su empleo inmediato para la traducción. En los organismos eucariotas se produce el proceso de corte y empalme durante el cual se eliminan los intrones del ARN transcrito y se juntan con los exones para formar una secuencia continua que especifica un polipéptido funcional.

Traducción

La traducción es el proceso mediante el cual se transforma la información genética codificada en una secuencia de nucleótidos.

Fases de la Traducción

1. Iniciación: En esta fase, el sistema se prepara para realizar la síntesis de proteínas. El ARNm se une a los ribosomas, se acopla el aminoacil ARNt y se acoplan las dos subunidades.
2. Elongación: Tiene 3 fases: el ARNt se va ensamblando con el ARNm en el ribosoma y formándose enlaces peptídicos entre los aminoácidos de los ARNt, a la vez que se desprende su ARNt (el primero). El ribosoma se desplaza sobre el ARNm y vuelve a quedar otro espacio aminoacil ARNt.
3. Terminación: El codón de terminación se encuentra bloqueado por un factor de terminación UAG, por lo que no forma enlaces peptídicos, quedando libre el polipéptido, el cual se transforma en proteína.

Diferencia entre Traducción y Transcripción

La transcripción es la transformación de la información genética del ADN a ARN, y la traducción es la transformación de la información genética codificada en una secuencia de nucleótidos (ARNm) a una secuencia de aminoácidos (proteína).

Meiosis

La meiosis es un tipo de división celular que tiene como objetivo la formación de gametos (células sexuales).

Primera División Meiótica

• Profase I: Tiene varias etapas:
  • Leptoteno: Los cromosomas se condensan y comienzan a visualizarse.
  • Zigoteno: Los cromosomas homólogos se emparejan entre sí.
  • Paquiteno: En esta fase se produce el sobrecruzamiento, cuyo resultado es una gran variedad genética en los gametos.
  • Diploteno: Los cromosomas homólogos comienzan su separación.
  • Diacinesis: El nucleolo y la membrana celular comienzan a desaparecer.
• Metafase I: Desaparece la membrana nuclear y el nucleolo.
• Anafase I: Los cromosomas migran a los polos y se reduce el número de cromosomas a la mitad.
• Telofase I: Se originan dos células hijas haploides.

Segunda División Meiótica

• Interfase: No se produce duplicación del ADN.
• Profase II: Por lo general dura muy poco tiempo. Las envolturas nucleares se desintegran y comienzan a aparecer las fibras del huso.
• Metafase II: Los cromosomas se disponen en la placa ecuatorial, y los centrómeros hermanos empiezan a separarse.
• Anafase II: Las cromátidas hermanas se separan hacia los polos y se convierten en cromosomas hijo.
• Telofase II: Los cromosomas se desespiralizan. El huso se desorganiza. Se forma la envoltura nuclear alrededor de los conjuntos de cromosomas que hay en cada polo.
• Citocinesis: Se obtienen cuatro células hija cuyos núcleos constan de n cromosomas, compuestos por n cromátidas. En vegetales forman las tétradas.

Mitosis

La mitosis es un tipo de división celular que tiene como objetivo la formación de dos células hijas idénticas a la célula madre.

Fases de la Mitosis

• Profase: Los cromosomas se van condensando y se van visualizando, cada cromosoma tiene dos cromátidas. Los cromosomas se desplazan hacia la membrana nuclear, y desaparece esta y el nucleolo. Se forma el huso mitótico.
• Metafase: Tienen lugar los siguientes acontecimientos: condensación máxima de los cromosomas, disposición ecuatorial de los cromosomas, aparición de los cinetocoros en estos, y formación de las fibras cromosómicas.
• Anafase: Fase en la cual se produce la separación de las cromátidas.
• Telofase: Desespiralización de los cromosomas, comienzo de la desorganización del huso mitótico y reaparición del nucleolo y la membrana nuclear.