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Replicación celular Concepto: Proceso gradual, repetitivo, bidireccional, antiparalelo y semiconservativo; que garantiza la disponibilidad de una copia del genoma de la célula madre, para cada una de las células hijas.

Replicación celular. La etapa S o de replicación celular, es una etapa obligada de la célula antes de dividirse; garantizando la disponibilidad de una copia de la información genética contenida en las células madres para cada célula hija. Durante este proceso cada una de las dos cadenas del ADN sirve de molde para la síntesis de las nuevas cadenas.

Características generales

• Semiconservativa: cada una de las dos moléculas de ADN que se obtienen al final del proceso contienen una cadena de la molécula original o madre y una cadena nueva o hija.
• Antiparalela: La cadena de ADN se sintetiza en dirección 5'-3', mientras que la enzima polimerizante lee el molde en dirección 3'-5'.
• Acoplada a la hidrólisis de pirofosfato: Durante la formación del enlace polimerizante se libera Pi que es hidrolizado por las enzimas pirofosfatasas por lo que hace irreversible esta reacción.
• Gradual y repetitiva: Se añaden los desoxirribonucléicos uno a uno y por el mismo mecanismo.
• Complementariedad de bases: La secuencia de bases de cada cadena sitetizada es complementaria al molde.
• Proceso bidireccional y síntesis unidireccional: En cada una de las horquillas ocurre la síntesis activa de ADN, o sea que el proceso en conjunto es bidireccional. Sin embargo, la síntesis de cada cadena se realiza en dirección 5'-3', por lo que es unidireccional.

Requerimientos

Vista de la estructura tridimensional de una proteína enzimçatica.

Existe un conjunto de requerimientos que son necesarios par que ocurra la replicación, entre ellos los fundamentales son los siguientes:

• Cadena de ADN molde.
• Presencia de desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos.
• Proteínas enzimáticas para la identificación del orígen, desarrollo de la cadena de ADN, separación de las bandas y unión de las polimerasas específicas.
• Otras enzimas: polimerasas, helicasas y ligasas.

Etapas del ciclo

El proceso de replicación celular, para su estudio, puede ser dividido en cinco etapas fundamnetales:

Etapa de Preiniciación

En esta etapa ocurre el ensamblaje del sistema sintetizador. Un complejo de seis proteínas. deniminado: Complejo de Reconocimiento de Origen (CRO), reconoce los orígenes de replicación, posterirormente otras proteínas de tipo helicasa separan la doble helice, utilizando ATP como fuente de energía. Una vez separadas las cadenas en los orígenes se une a estos un grupo de proteínas que tiene como función la de impedir que las habras vuelvan a unirse y de esta manera se forman estructuras denominadas hojales de replicación; cuyos extremos reciben el nombre de horquillas de replicación.

Etapa de Iniciación

A cada horquilla de replicación se une una ADN polimerasa que, tomando como molde la cadena de ADN, sintetiza pequeños fragmentos de ARN; de aproximadamente 20 nucleótidos, denominados ARN iniciador.

Etapa de Elongación

Otra ADN polimerasa alarga la cadena siempre en dirección 5'-3'. Teniendo en cuenta que las bandas de ADN molde son antiparalelas, la cadena que se forma utilizando como molde la banda que tiene dirección 3'-5', se sintetiza de forma continua y recibe el nombre de cadena conductora. Mientras que la cadena que se forma utilizando como molde la banda en sentido 5'-3', lo hace de forma discontinua o por fragmnetos, denominados fragmnetos de Okazaki; y recibe el nombre de cadena conducida o retardada. En esta etapa también intervienen otras enzimas como son las helicasas y las endonucleasas.

Etapa de Terminación

En los extremos de los cromosomas existen estructuras denominadas telómeros que son sintetizadas por enzimas del tipo telomerasas. Sin telomerasas el ADN no puede replicarse totalmente implicando una pérdida progresiva del material genético y por tanto un límite para el número de divisiones celulares.

Etapa de Posterminación

Durante esta etapa ocurre la metilación de algunas bases en las nuevas hebras de ADN, lo que constituye señales para la corrección de errores que se pueden producir durente la replicación y para la repación de los daños en el material genético.

Rectificación de errores

El proceso de replicación del ADN tiene una exaztitud muy elevada, la posibilidad de error es de uno por cada 1010 nucleótidos incorporados por las ADN polimerasas, sin embargo siempre exites la posibilidad de que ocurran incorrecciones como las siguientes:

• Mal apareamiento de las bases.
• Inserción incorrecta de bases.
• Supresión de bases.

Estos errores son rectificados antes de que se produzca la transición hacia la próxima etapa del Ciclo Celular y este trabajo se realiza de la forma siguiente:

1. El sitio del error es reconocido por un grupo de proteínas específicas para cada error.
2. La habra que contiene el error es cortada en un sitio por la activiadad hidrolítica de una enzima del tipo endonucleasa.
3. Los nucleótidos de este sector son eliminados uno a uno por una exonucleasa.
4. los nucleótidos correspondientes son incorporados por la polimerasa S.
5. Finalmente la brecha es sellada por la ADN ligasa.

Inhibidores de la replicación

La replicación puede ser inhibida por la actuación de algunos antibióticos y antivirales, entre los que se encuentran:

• Actúan sobre la cadena molde: Actinomicina D y la Metropsina.
• Actúan sobre las proteínas replicativas: Acido Nalidíxico y Novobiocina.
• Actúan sobre la cadena en crecimiento: AZT (utilizada en el tratamiento del SIDA), la desoxiadenosina, la didanosina (ddl) y la timidina.

Veáse también

• Genética
• Código genético
• Genoma humano
• Biotecnología_moderna