Proceso de replicación del ADN, dónde se realiza, etapas y características

Los seres vivos son producto de largos años evolutivos en los que se fue perfeccionando cada uno de los procesos metabólicos y biológicos en general, que permitieron el desarrollo de la vida como se conoce en la actualidad, uno de las formas en que esta vida se hizo posible fue gracias a la presencia de una biomolécula que garantiza la transferencia de toda la información del individuo a su descendencia, esta estructura corresponde a los ácidos nucleicos. Dentro de los acontecimientos relacionados con estos elementos indispensables, tenemos al procedimiento que hace posible la creación de un duplicado de la información a nivel genético, es decir, al proceso de replicación del ADN, una etapa crucial del ciclo celular que permite crear copias fieles de esta molécula hereditaria.

¿En qué consiste el proceso de replicación del ADN?

El proceso de replicación del ADN no es más que el desarrollo de la duplicación de esta biomolécula importante, el ácido desoxirribonucleico, ADN, constituye un proceso de síntesis durante el cual se crea una copia fiel, exacta y sin errores del material original.

¿Dónde se realiza el proceso de replicación del ADN?

El proceso de replicación o duplicación de este material hereditario ocurre exactamente durante la fase S (o de síntesis) de la interfase del ciclo de la célula, ya que ésta se prepara para que ocurra la división y por lo tanto, todo su contenido tiene que estar previamente duplicado, incluyendo la molécula tan imprescindible que contiene toda la información genética.

En general, se afirma que se da en el núcleo celular (en células eucariotas). El ADN posee un lugar de comienzo del proceso de replicación como tal, este se denomina oriC, pero procariotas y eucariotas difieren en el número de estos puntos, ya que mientras los primeros tienen un solo lugar, los segundos tienen muchos.

Características destacadas del proceso replicativo

El proceso de replicación del ADN posee una serie de características o premisas universales que lo definen, la primera de ellas es su carácter semiconservativo, que se traduce en que el producto final posee la mitad del material original o predecesor y la mitad del material nuevo o que se acaba de sintetizar, es decir, que como el ADN es bicatenario, está conformado por dos hebras, una corresponde a la antigua y la otra a una nueva.

Otro de los caracteres que lo definen es su estricto orden y la secuencia que se sigue en su sintetización, siempre ésta va a comenzar en lugares determinados o fijos que son llamados OriC, además, para que el procedimiento se pueda llevar a cabo necesita una serie de materiales o insumos importantes, unos son los sustratos activados de los que se saca la materia prima y la energía necesaria para la formación de enlaces químicos en la estructura (estos son los dNTP), los otros corresponden a la maquinaria enzimática o proteica que se encargan de la tarea, además del ácido nucleico que va a servir el molde para el proceso de replicación del ADN.

Como ya se ha hecho mención, otro aspecto definitivo es la exactitud, ya que el producto resulta en una copia fidedigna del molde, finalmente, como último carácter destacado, está que el proceso es discontinuo y bidireccional.

Enzimas participantes

Durante el proceso de replicación del ADN trabajan en conjunto una serie de enzimas y complejos proteicos, son los encargados de llevar a cabo esta ardua tarea, entre ellos se encuentran:

ADN polimerasas: existen varios tipos, su rol es la síntesis en sí, por medio de la creación de enlaces fosfodiéster.

Proteínas de unión al ADN de cadena única: como su nombre lo indica, se unen a las hebras simples de ADN con la finalidad de desestabilizar la conformación bicatenaria, y de esta manera pueda permanecer desenrollado y extendido el ADN para el proceso de replicación. Se abrevian como SSB por sus siglas en inglés.

Helicasas: son las protagonistas del desenrollamiento del ADN bicatenario, actuando directamente en los puentes de hidrógeno.

Primasas: contribuye para que la ADN polimerasa pueda efectuar su trabajo. Esta enzima se encarga de formar un producto polinucleótido inicial de ARN (llamado cebador) que sirve de inicio en la cadena nueva, ya que brinda las terminaciones 3´hidróxilo para que las ADN polimerasas puedan actuar.

Topoisomerasas: también contribuyen con el desenrollamiento del ADN, al permitir un alivio en las tensiones de torsión de la hebra.

ADN ligasas: son las encargadas de sellar o, como su nombre lo indica, ligar de forma covalente las mellas que quedaron en el DNA.

¿Cómo se realiza y cuáles son las etapas de la replicación del ADN?

Para una mejor comprensión del proceso de replicación del ADN, se ha dividido a este en tres etapas principales que son de inicio a fin, la iniciación, elongación y terminación, todas ocurren tanto en células procariotas como en eucariontes, con pocas diferencias entre ellas durante el proceso. A continuación una visión general de los eventos que ocurren en cada caso.

Iniciación

Como su nombre lo indica, comprende los comienzos del proceso de replicación del ADN, que incluyen la unión de las primeras proteínas, el desenrollamiento y la colocación del cebador. Inicialmente actúan las proteínas de iniciación, las cuales se unen a los puntos fijos de inicio u oriC, permitiendo un desenrollamiento corto de la hebra para que se adicionen al proceso las proteínas encargadas de desenrollar y estabilizar el ADN, como las topoisomerasas, helicasas y las proteínas de unión al ADN de cadena única.

Con posterioridad al trabajo de estas proteínas importantes, la primasa se encargará de sintetizar el primer polinucleótido o cebador (también llamado primers) de RNA, necesario para que la DNA polimerasa pueda entrar en juego.

Elongación

En este paso actúan las proteínas de síntesis de la hebra, es decir, las ADN polimerasas, estas enzimas indispensables en este proceso se encargan de la incorporación de los nucleótidos a la nueva cadena que se está formando. Existen varios tipos de estas enzimas y cada una tiene su función, bien sea la síntesis de la hebra, la corrección de errores o también el reemplazo de los primers de ARN por ADN.

Aparte de la ADN polimerasa, existe otra enzima destacada en esta etapa del proceso, la ligasa, encargada de sellar a través de un enlace fosfodiéster las muescas que quedaron durante la replicación.

Es importante mencionar que durante el proceso de replicación del ADN se forman o sintetizan dos hebras, una va a desarrollarse continuamente sin interrupciones, ya que se ejecuta en el sentido de la síntesis o la dirección del trabajo de la ADN polimerasa (5´ → 3´), por lo que dicha hebra recibe el nombre de cadena líder.

Por otra parte, la otra hebra efectúa una replicación discontinua, ya que se realiza contraria al sentido del desenrollamiento, esta se llama cadena retrasada, en ella el proceso se realiza por trozos o fragmentos, por lo cual se llaman fragmentos de Okazaki (en honor a su descubridor Reiji Okazaki).

Terminación

En esta etapa finaliza el proceso de replicación, esto sucede cuando la ADN polimerasa se topa con una secuencia de terminación, por lo que el proceso se detiene y se desacopla todo el conjunto de enzimas y proteínas encargadas de realizar esta actividad replicativa.

Referencias

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• Strickberger, M. (1988).