4.1 Replicación del genoma procariótico

El ADN es una molécula formada por dos hebras complementarias y antiparalelas. Una

de las primeras dudas que se plantearon fue la de cómo se replicaba el ADN. A este

respecto había dos hipótesis:

1

) El ADN se replica de manera conservativa. Esto es, cada hebra de ADN forma una copia

  y una célula hija recibe la molécula original y la otra célula recibe la copia.

2

) El ADN se replica de manera semiconservativa. Cada hebra de ADN forma una hebra

complementaria y cada célula hija recibe una molécula de ADN que consta de una hebra

original y de su complementaria sintetizada de nuevo.

La replicación del ADN produce una copia de sí mismo por medio de enzimas que además de ser muy exactas poseen un sistema de reparación de errores. El mecanismo de replicación es es esencialmente el mismo en todas las células. Es un proceso semiconservativo porque cada uno de los dos ADN hijos tiene una cadena del ADN anterior

hay 1 lugar de origen de replicación que se muestra en la horquilla de replicación (replication fork) y que señala el avance de la copia. La horquilla (fork) indica que se está haciendo la separación y la replicación a la vez. El avance es bidireccional, lo que acorta el tiempo. En el sitio en que empieza la replicación se organizan las proteínas en un complejo llamado replisma. La replicación del ADN en procariotas sucede a una velocidad de 500 nucleótidos por segundo.

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 han mostrado 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 guía, delantera ó adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada ó rezagada.

Los fragmentos cortos, recién sintetizados de hebras de ADN se denominan fragmentos Okazaki. Todas las ADN polimerasas conocidas, pueden sólo sintetizar ADN en la dirección 5' a 3' . Sin embargo, cuADNo las hebras se separan, la horquilla de replicación se desplaza a lo largo de una hebra molde en la posición 3' a 5' y 5' a 3' en el otro lado del molde.

En la primera , la cadena adelantada de ADN es sintetizada continuamente en la dirección 5' a 3'. En la otra, llamada la cadena atrasada, la síntesis de ADN sólo ocurre cuADNo una sección de una hebra simple de ADN ha sido expuesta y procede en la dirección opuesta a la dirección de la horquilla de replicación (5' to 3'). Es por ésto discontinua y la serie de fragmentos Okazaki son unidos de manera covalente por las ligasas formADNo una hebra continua. Se denominan fragmentos Okazaki porque fué éste investigador quien primeramente los observó y estudió usADNo timidina radioactiva . En los eucariotas, los fragmentos Okazaki están formados por unos cuantos cientos de nucleótidos, mientras que en los procariotas estos fragmentos pueden alcanzar algunos miles



Para que la ADN polimerasa trabaje, se necesaria la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas unidades de ARN conocidas como cebadores, a posteriori, cuADNo 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 que los une a la cadena en crecimiento.