El ácido desoxirribonucleico, o ADN, es la molécula de la naturaleza para transmitir información genética a través de las generaciones. La mayoría de las células de su cuerpo contienen 46 cromosomas, un conjunto de 23 de cada padre, que la célula debe replicar antes de poder dividirse.
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Por otro lado, una bacteria (y otros procariotas) suele tener un solo cromosoma. Sorprendentemente, se necesita aproximadamente el mismo tiempo, aproximadamente una hora o menos, para que usted y una bacteria repliquen el ADN a través de los mismos pasos de replicación del ADN.
Conceptos básicos del ADN: estructura
El momento de la replicación depende de la velocidad de replicación del ADN, la cantidad de ADN en la célula y el número de orígenes de replicación en cada molécula de ADN. El ADN es un polímero largo con una columna vertebral de grupos de azúcar y fosfato alternados. Una de las cuatro bases de nucleótidos nitrogenados cuelga de cada grupo de azúcar. La secuencia de las bases es un alfabeto de cuatro letras que detalla la secuencia de aminoácidos en las proteínas, las moléculas que son responsables de sus rasgos físicos y bioquímicos.
Conceptos básicos del ADN: replicación
Los cromosomas son paquetes compactos de ADN y proteínas. Dos hebras de ADN forman una doble hélice en el corazón de cada cromosoma.
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Para que proceda la replicación, la maquinaria de la celda debe descomprimir la doble hélice y usar cada hebra expuesta como plantilla para construir una nueva hebra asociada. Se trata de una réplica semiconservadora, en la que el producto final son dos hélices, cada una con una hebra original y una nueva. Los pares de bases en la hebra plantilla determinan los de la nueva hebra mediante un proceso de emparejamiento complementario: cada tipo de base de nucleótidos solo puede emparejarse con un socio específico.
Pasos generales de la replicación del ADN
Estos son los conceptos básicos del ADN para la replicación del ADN.
Paso 1: Formularios de bifurcación de replicación. Una enzima llamada ADN helicasa "descomprime" la doble hélice en una formación en forma de Y.
Paso 2: Los cebadores se unen. Los cebadores de ADN se unen a las áreas donde la enzima de replicación, la ADN polimerasa, comenzará a replicarse. Los cebadores actúan como una señal para la enzima y le permiten saber por dónde empezar y en qué dirección ir.
Paso 3: alargamiento. Esta es la fase en la que realmente se replica el ADN. La ADN polimerasa "alarga" la nueva hebra, lo que significa que comienza a producir la nueva hebra basada en cada hebra plantilla.
Paso 4: Terminación. Una vez que se completa la replicación, suceden un par de cosas. Primero, una enzima llamada "exonucleasa" quita los cebadores del ADN y esos puntos se rellenan con la secuencia de ADN adecuada.
A continuación, una hebra (llamada hebra "retrasada") necesita ADN ligasa para conectar los fragmentos de ADN que se acaban de replicar. Otra enzima llega para verificar y corregir cualquier error cometido durante la replicación. El último de los pasos de replicación del ADN es cuando la telomerasa agrega secuencias especiales llamadas "telómeros" al final de las hebras.
Replicación bacteriana
El cromosoma único de una bacteria es un bucle de ADN bicatenario. El número de bases puede variar de una especie a otra. La conocida bacteria E. coli tiene 4,7 millones de pares de bases que tardan unos 40 minutos en replicarse, lo que implica una velocidad de más de 1.000 bases por segundo.
La replicación comienza en una única ubicación fija y continúa en cada hebra en direcciones opuestas. El proceso de replicación incluye un paso de corrección de pruebas que garantiza una tasa de error no superior a uno entre mil millones.
Replicación eucariota
Las células de los seres humanos y otros eucariotas tienen núcleos organizados que encierran un conjunto de cromosomas. El cromosoma humano típico tiene alrededor de 150 millones de pares de bases que la célula replica a una velocidad de 50 pares por segundo. A esa velocidad de replicación del ADN, la célula tardaría más de un mes en copiar un cromosoma.
El hecho de que solo demore una hora se debe a múltiples orígenes de replicación. La replicación procede simultáneamente de muchos puntos diferentes del cromosoma y las enzimas unen las secciones para formar la copia intacta final. Los 46 cromosomas humanos se replican al mismo tiempo, durante la fase S del ciclo celular.