Replicación del ADN

El proceso de replicación del ADN ocurre en el periodo S del ciclo celular y es similar en organismos eucariotas y procariotas, aunque existen algunas diferencias. Este proceso es esencial para la transmisión de la información genética de una célula madre a sus células hijas.

Enzimas y Características

La replicación del ADN requiere una serie de enzimas, incluyendo ligasas y diferentes tipos de ADN polimerasas (I, II y III en procariotas; y cuatro en eucariotas). Estas enzimas tienen dos características importantes:

• No inician cadenas nuevas de ADN, solo añaden nucleótidos a una secuencia inicial.
• Funcionan únicamente en sentido 5′-3′, es decir, añaden nucleótidos solo en ese extremo de la cadena.

Además, las ADN polimerasas tienen actividad exonucleasa, lo que les permite corregir errores en la replicación.

Proceso de Replicación

1. Desespiralización: Las dos hebras del ADN se desespiralizan gracias a enzimas como las topoisomerasas y las helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las bases nitrogenadas.
2. Estabilización: Proteínas llamadas SSB (proteínas de unión a cadena sencilla) estabilizan las hebras separadas.
3. Síntesis: Se necesitan nucleótidos y energía para la síntesis de las nuevas hebras. La energía se obtiene de la hidrólisis de nucleótidos trifosfato a monofosfato. La nueva secuencia se forma por complementariedad de bases, utilizando las hebras antiguas como molde. Las proteínas correctoras corrigen posibles errores en la replicación.
4. Unión de Fragmentos: En la hebra rezagada, la replicación se produce en fragmentos cortos llamados fragmentos de Okazaki. Las ligasas unen estos fragmentos para formar una hebra continua.

Diferencias entre Procariotas y Eucariotas

• En procariotas, el ADN es bicatenario y circular, con un único origen de replicación.
• En eucariotas, el ADN es lineal y mucho más largo, por lo que hay múltiples orígenes de replicación. Además, las células eucariotas tienen una enzima adicional llamada telomerasa, que ayuda a replicar los extremos de los cromosomas (telómeros).

Transcripción Genética

La transcripción genética es el proceso mediante el cual la información genética contenida en el ADN se copia en una molécula de ARN mensajero (ARNm). Este proceso ocurre en el núcleo de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas.

Proceso de Transcripción

1. Inicio: El tramo de ADN a transcribir se desespiraliza y las ARN polimerasas se unen a secuencias promotoras específicas en el ADN. Estas secuencias indican dónde debe comenzar la transcripción.
2. Elongación: La ARN polimerasa se desplaza a lo largo de la hebra molde de ADN, sintetizando una molécula de ARN complementaria a la secuencia de ADN. La ARN polimerasa añade nucleótidos en sentido 5′-3′.
3. Terminación: La transcripción termina cuando la ARN polimerasa encuentra una secuencia de terminación en el ADN.

ARN Polimerasas

Existen diferentes tipos de ARN polimerasas, cada una responsable de transcribir diferentes tipos de ARN:

• ARN polimerasa I: Transcribe ARN ribosómico (ARNr).
• ARN polimerasa II: Transcribe ARN mensajero (ARNm).
• ARN polimerasa III: Transcribe ARN de transferencia (ARNt).

Procesamiento del ARNm

En eucariotas, el ARNm recién sintetizado (transcrito primario) debe ser procesado antes de salir del núcleo. Este procesamiento incluye:

• Splicing: Eliminación de los intrones (secuencias no codificantes) y unión de los exones (secuencias codificantes).
• Adición del CAP 5′: Se añade una guanosina metilada en el extremo 5′ del ARNm, lo que protege al ARNm de la degradación y ayuda a la unión al ribosoma.
• Adición de la cola poli-A: Se añade una secuencia de adeninas (cola poli-A) en el extremo 3′ del ARNm, lo que también protege al ARNm de la degradación y ayuda a su exportación del núcleo.

Traducción Genética

La traducción genética es el proceso mediante el cual la información genética contenida en el ARNm se utiliza para sintetizar una proteína. Este proceso ocurre en los ribosomas, que se encuentran en el citoplasma de la célula.

Proceso de Traducción

1. Iniciación: El ribosoma se une al ARNm en el codón de inicio (AUG), que codifica para el aminoácido metionina. El ARNt que lleva la metionina se une al codón de inicio en el sitio P del ribosoma.
2. Elongación: Un nuevo ARNt, que lleva el aminoácido correspondiente al siguiente codón en el ARNm, se une al sitio A del ribosoma. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos y el ribosoma se desplaza un codón hacia el extremo 3′ del ARNm. El ARNt que estaba en el sitio P se libera y el ARNt que estaba en el sitio A se mueve al sitio P. Este proceso se repite hasta que se llega a un codón de terminación.
3. Terminación: Cuando el ribosoma llega a un codón de terminación (UAA, UAG o UGA), no se une ningún ARNt. En su lugar, se unen factores de liberación que provocan la liberación del polipéptido sintetizado y la disociación del ribosoma.

Elementos de la Traducción

• Ribosomas: Orgánulos celulares donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas.
• ARNm: Molécula de ARN que lleva la información genética desde el ADN hasta los ribosomas.
• ARNt: Molécula de ARN que transporta los aminoácidos hasta los ribosomas.
• Aminoácidos: Moléculas que forman las proteínas.

En resumen, la replicación, transcripción y traducción genética son procesos fundamentales para la vida. La replicación asegura la copia fiel del ADN, la transcripción permite la expresión de la información genética en forma de ARN y la traducción convierte esa información en proteínas, las cuales llevan a cabo la mayoría de las funciones celulares.