La replicación del ADN
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La replicación del ADN |
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Replicación del
ADN
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Una vez que se comprobó que el ADN era el
material hereditario y se descifró su estructura, lo que quedaba
era determinar como el ADN copiaba su información y como la
misma se expresaba en el fenotipo. Matthew Meselson y Franklin W.
Stahl diseñaron el experimento para determinar el método de la replicación del ADN. Tres modelos de replicación era plausibles.
1. Replicación conservativa
durante la cual se produciría un ADN completamente nuevo durante
la replicación.
|
Modificada |
2. En la replicación
semiconservativa se originan dos moléculas de ADN, cada una
de ellas compuesta de una hebra de el ADN original y de una hebra
complementaria nueva. En otras palabras el ADN se forma de una
hebra vieja y otra nueva. Es decir que las hebras existentes
sirven de molde complementario a las nuevas.
3. La replicación dispersiva
implicaría la ruptura de las hebras de origen durante la
replicación que, de alguna manera se reordenarían en una
molécula con una mezcla de fragmentos nuevos y viejos en cada
hebra de ADN.
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El experimento de
Meselson-Stahl consiste en
cultivar la bacteria Escherichia coli en un medio que
contenga nitrógeno pesado (15Nitrógeno que es mas pesado que el
isótopo mas común: el 14Nitrógeno ). La primera generación
de bacterias se hizo crecer en un medio que únicamente contenía 15Nitrógeno como fuente de N. La bacteria se transfirió luego a
un medio con 14N. Watson y Crick habían pronosticado que la
replicación del ADN era semiconservativa, de ser así el ADN
extraído de las bacterias luego de cultivarlas por una
generación en 14N tendría un peso intermedio entre el ADN
extraído del medio con 15N y el del extraído de medio con 14N y así fue.
Los detalles del experimento que incluye un
proceso de ultracentrifugación en cloruro de Cesio (CeCl2) puede
encontrarse en el Curtis.
La replicación del ADN, que ocurre una sola vez
en cada generación celular, necesita de muchos
"ladrillos", enzimas, y una gran cantidad de energía
en forma de ATP (recuerde que luego de la fase S del ciclo celular las células pasan a una fase
G a fin de, entre otras
cosas, recuperar energía para la siguiente fase de la división
celular). La replicación del ADN en el ser humano a una
velocidad de 50 nucleótidos por segundo, en procariotas a
500/segundo. Los nucleótidos tienen que se armados y estar
disponibles en el núcleo conjuntamente con la energía para
unirlos.
La iniciación de la replicación siempre
acontece en un cierto grupo de nucleótidos, el origen de la replicación, requiere entre otras de las enzimas
helicasas para romper los puentes hidrógeno y las
topoisomerasas
para aliviar la tensión y de las proteínas de unión a
cadena simple para mantener separadas las cadenas abiertas.
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Una vez que se abre la molécula, se forma una
área conocida como "burbuja de replicación" en ella
se encuentran las "horquillas de replicación" . Por
acción de la la ADN polimerasa los nuevos nucleótidos entran en
la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de
la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una
sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas
múltiples. El ADN se replica en toda su longitud por confluencia
de las "burbujas".
Dado que las cadenas del ADN son
antiparalelas,
y que la replicación procede solo en la dirección 5' to 3'
en ambas cadenas, numerosos experimentos mostraron que, una
cadena formará una copia continua, mientras que en la otra se
formarán una serie de fragmentos cortos conocidos como
fragmentos de Okazaki . La cadena que se sintetiza de manera
continua se conoce como cadena adelantada y, la que se
sintetiza en fragmentos, cadena atrasada.
Para que trabaje la ADN polimerasa es necesario
la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas
unidades de ARN conocidas como cebadores, a posteriori,
cuando la polimerasa toca el extremo 5' de un cebador, se
activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de ARN,
colocan nucleótidos de ADN en su lugar y, una ADN ligasa
los une a la cadena en crecimiento.
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Traducción, redacción y diagramación a cargo de :
Dr. Jorge S. Raisman y Dra. Ana María Gonzalez, ana@unne.edu.ar
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![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
ADN (ácido
desoxirribonucleico) |
Un ácido nucleico compuesto de dos
cadenas polinucleotídicas que se disponen alrededor de
un eje central formando una doble hélice, capaz de
autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN.
Lugar donde esta "depositada" la
información genética.
Ácido nucleico que funciona como soporte
físico de la herencia en el 99% de las especies. La
molécula, bicatenaria, esta formada por dos cadenas
antiparalelas y complementarias entre si. Su unidad
básica, el nucleótido, consiste en una molécula del
azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas
cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y
guanina. Fórmula
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) | Alelo (del griego allelon = "el uno al
otro", recíprocamente): Formas alternativas de un gen,
se hereda separadamente de cada padre (p. ej. en el locus
para el color de ojos puede haber un alelo para ojos azules o uno para ojos
negros). Uno o más estados alternativos de un gen.
|
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Asilomar: Conferencia
realizada en 1974 donde se acordaron las bases de una precaria
"moratoria" en las investigaciones de ingeniería genética. |
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Cromosomas (del griego chroma = color;
soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la
célula eucariota que consiste en
moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas
(principalmente histonas). |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Crossing over (del inglés entrecruzamiento): Proceso
que ocurre en la meiosis e incluye la ruptura de un
cromosoma materno y uno paterno (homólogos), el
intercambio de las correspondientes secciones de ADN y su
unión al otro cromosoma. Este proceso puede resultar en un intercambio de alelos entre cromosomas |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Evolución (del latín e-
= fuera; volvere = girar): Cambio de los organismos
por adaptación, variación, sobrerreproducción y reproducción/ sobrevivencia diferencial, procesos a los que
Charles Darwin y Alfred Wallace se refirieron como selección
natural. |
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Eucariotas (del griego eu
= bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos
caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero
rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su
presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de
años de antigüedad |
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Gameto (del griego gamos = "unión de los
sexos", esposa): Célula reproductora haploide(n)
que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo opuesto origina
un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un individuo con células somáticas
diploides (2n), en algunos hongos y protistas puede, por meiosis, producir
células somáticas haploides (n) |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Genética : el estudio de la herencia de los caracteres |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Genes (del griego genos =
nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos
específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones
celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases
de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica
de aminoácidos. Tema
ampliado |
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Genotipo: La totalidad de los alelos de un organismo. |
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Haploide (del griego haploos = simple, ploion
= nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma
homólogo (número haploide = n) |
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Herencia (del
latín haerentia= pertenencias, cosas vinculadas)
Transmisión de características de padres a hijos. |
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Hipótesis (del griego hypo (como
prefijo) = debajo, tithenai = poner): idea que puede ser
sometida a experimentación y si no se convalida es descartada;
idea con el menor nivel de confiabilidad. |
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Homólogos: Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene origen materno y el otro paterno; se los
encuentra en células diploides |
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Isótopo (del griego isos = igual, topos
= lugar): átomos con el mismo número atómico pero con un diferente
número de neutrones; se los nombra agregando el número de masa
al nombre del elemento, p.ej. carbono 12 o 12C;
carbono 14 o 14C. |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Locus (del latín: lugar, plural loci): Posición que ocupa un
determinado gen en un cromosoma. |
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Meiosis (del griego meio = menor; meiosis = reducción):
División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos
divisiones nucleares. Cada uno de los cuatro gametos
resultantes recibe la mitad del número de cromosomas (número haploide) de la célula original |
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Monómero (del griego monos = solo, meros =
parte) molécula pequeña que se encuentra repetitivamente en otra más grande (polímero) |
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Número atómico: el número de
protones en el núcleo de un átomo. |
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Polímero(del griego polys
= muchos, meros = parte): Molécula compuesta por muchas
subunidades idénticas o similares. |
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Proteínas: (del griego proteios
= primario, del griego Proteo, dios mitológico que
adoptaba numerosas formas). Polímeros
constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas
funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas
orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los
sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos
unidos por uniones peptídicas. |
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Radioactividad (del latín radius = rayo): Energía emitida por los
núcleos inestables de determinados isótopos
(los así llamados "radioactivos") en forma de ondas o
partículas |
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Recombinación: El proceso por el cual se produce en la progenie
una combinación de genes diferentes a los de los padres. En los organismos
superiores por el proceso de entrecruzamiento (crossing
over) |
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Replicación del ADN ( del
latín replere = rellenar): El uso de un ADN existente
como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Proceso que
en eucariotas ocurre en el núcleo. |
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Teoría cromosómica de la herencia:
sostiene que los factores hereditarios (los genes)
están situados sobre los cromosomas, que su ordenamiento
es lineal y que, al fenómeno hereditario de la
recombinación, le corresponde un fenómeno en el ámbito
celular: el intercambio de segmentos cromosómicos por
"sobrecruzamiento" (crossing over) |
![bullet](../_themes/biologia/indbul2a.gif) |
Transformación
: 1. Proceso de introducción de ADN exógeno en una bacteria por
medios físicos o químicos. 2. Conversión de una célula animal
fenotípicamente normal en una célula con crecimiento
descontrolado, por acción de un virus oncogénico. Se
manifiesta además en alteraciones de la forma celular y en la pérdida
de inhibición por contacto. |
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