Autoduplicación o replicación del DNA

• Por este mecanismo el DNA celular forma nuevas copias de DNA idénticas.
• En los organismos superiores, formados por células eucariotas, ocurre EN EL NUCLEO. El DNA se duplica en INTERFASE  (entre mitosis y mitosis).
• En los procariotas sucede EN EL PROTOPLASMA.

(1957) MESELSON y STHAL demostraron, marcando el DNA con N¹⁵, que en Escherichia coli el mecanismo era SEMICONSERVADOR

CADA  MOLÉCULA DE DNA “HIJA” LLEVA UNA CADENA DEL DNA “MADRE”
Más tarde TAYLOR demostró, trabajando con raíces jóvenes de judía, que en los organismos eucariotas sucede lo mismo.

INTERVIENEN EN EL PROCESO DE REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS

----La molécula de DNA a replicar

----DNA Helicasas: Que participan en el desenrollamiento de la doble hélice en la HORQUILLA

      DE REPLICACIÓN

----DNA Topoisomerasas: Que evitan el enmarañamiento por torsión del DNA al irse separando

      (Cortando la hebra y volviéndola a unir).

----Proteínas desestabilizadoras de la doble hélice SSB: Que mantienen separadas las dos

      cadenas originales. 

----DNA polimerasa (enzima formado por unos 1000 αα) KORNBERG (1956) que une 1000

      nucleótidos por minuto solo en dirección 5'→3'

            

----dATP, dGTP, dCTP y dTTP (nucleótidos trifosfato de las cuatro bases del  DNA )

----RNA polimerasa (Primasa): Que sintetiza cebadores o iniciadores de RNA

     (Necesarios para que la DNA polimerasa comience a sintetizar).

            

J. CAIRNS (1963) hizo autorradiografías del DNA de E. coli autoduplicándose usando timidina tritiada

Dado que las dos hebras de DNA originales son antiparalelas (Una va en dirección 5’ →  3’

y la otra en dirección 3' →  5’) 
Una de las nuevas hebras crece en sentido correcto, pero la otra lo hace en  el sentido contrario 
3’ →  5’ y  la DNA polimerasa solo sintetiza nuevas moléculas de DNA en dirección 5’ →  3’

¡¡¡¡¡¡  ¿Cómo era posible esto?   !!!!!!

         

KORNBERG (1974) había tres tipos de DNA polimerasa I, II y III pero todos ellos sintetizaban en dirección 5’  →  3’ y necesitaban cadenas de DNA o RNA iniciadoras para comenzar la síntesis

  

EL PROCESO

Para comenzar el proceso de replicación se tienen que separar las dos cadenas de la doble hélice, para ello se han de romper los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias de ambas cadenas. En esta operación se gasta ATP e intervienen enzimas  DNA helicasas  que desenrollan el DNA en la horquilla de replicación.

Al separarse las dos cadenas se originan tensiones en el DNA y para evitar enmarañamientos actúan los enzimas DNA topoisomerasas, que cortan la hebra y la vuelven a unir.

Una vez que las cadenas están separadas se unen a ellas Proteínas desestabilizadoras de la doble hélice SSB que las mantienen separadas dejando libre la zona en la que están situadas las bases.

La síntesis de una de las cadenas (LA QUE VA EN DIRECCIÓN 5’ →  3’), denominada HEBRA CONDUCTORA, es CONTÍNUA es decir la DNA polimerasa III va uniendo nucleótidos 1 a 1 al   –OH del extremo 3’.

La síntesis de la otra cadena (LA QUE VA EN DIRECCIÓN 3’ →  5’), denominada

HEBRA RETARDADA, es  DISCONTÍNUA por fragmentos de OKAZAKI

En 1968 OKAZAKI descubrió, en las zonas donde se estaba replicando el DNA, unas pequeñas porciones de ács. Nucléicos que tenían la siguiente estructura:

La síntesis de la hebra retardada se efectúa de la siguiente manera:

                

LOS FRAGMENTOS DE OKAZAKI SE SINTETIZAN EN DIRECCIÓN 5’ → 3'      

PERO SE VAN UNIENDO EN SENTIDO CONTRARIO

ESTRUCTURA DE LA HORQUILLA DE REPLICACIÓN

         

EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS HAY ALGUNAS DIFERENCIAS

1. El DNA no es una única molécula cíclica sino MUCHAS MOLÉCULAS LINEALES
2. No se produce una sola HORQUILLA DE REPLICACIÓN sino que hay hasta 100 en cada cromosoma
3. Los fragmentos de Okazaki son más pequeños (DE 100 A 200 NUCLEÓTIDOS DE DNA

La replicación acaba en los TELÓMEROS (Secuencias cortas y repetitivas en el extremo de los cromosomas añadidas por los enzimas telomerasas, relacionadas con el envejecimiento celular).

En ambos casos  Al irse formando las nuevas cadenas de DNA se van ensamblando con las proteínas básicas o HISTONAS en EUCARIOTAS y con proteínas similares a histonas en PROCARIOTAS.