Replicación del ADN: Notas sobre la replicación semiconservadora del ADN

Lea este artículo para aprender sobre la replicación del ADN: ¡Notas sobre la replicación semiconservadora del ADN!

La replicación es el proceso de formación de copias de carbono. Para esto, el ADN funciona como su propia plantilla. Por lo tanto, la replicación del ADN es una función autocatalítica del ADN.

Cortesía de imagen: ehrig-privat.de/ueg/images/dna-replic.jpg

Generalmente ocurre durante la fase S del ciclo celular cuando los cromosomas se encuentran en una forma altamente extendida. Según lo propuesto por Watson y Crick, la replicación del ADN es semiconservativa (un tipo de replicación en la que una cadena del dúplex hija se deriva del padre mientras que la otra se forma nuevamente).

Esto se lleva a cabo mediante la separación de dos hebras. Las hebras separadas funcionan como plantillas. Las nuevas hebras creadas sobre las plantillas de las hebras antiguas tendrán pares de bases complementarios (A opuesto a T y G opuesto a C). Las dos moléculas de ADN de hijas así formadas serán copias de carbono de la molécula parental, pero tendrán una nueva hebra y una antigua hebra.

Taylor et al (1957) alimentaron células en división de las puntas de las raíces de haba (Vicia faba) con ³ H radiactivo que contenía timina en lugar de timina normal. La timina se incorpora al ADN, que es el elemento estructural de los cromosomas. Taylor et al encontraron que todos los cromosomas se volvieron radioactivos.

La timina marcada fue reemplazada por una normal. La próxima generación llegó a tener radioactividad en una de las dos cromátidas de cada cromosoma, mientras que en la generación siguiente, la radioactividad estaba presente en el 50% de los cromosomas (Fig. 6.9). Esto es posible solo si fuera de las dos cadenas de un cromosoma, una se forma de nuevo, mientras que la otra se conserva en cada replicación, esta es la replicación semiconservativa.

La replicación semiconservadora del ADN fue probada por el trabajo de Mathew Meselson y Franklin Stahl (1958). Cultivaron Escherichia coli durante muchas generaciones en un medio que contenía isótopos pesados ​​de nitrógeno, en forma de ¹⁵ NH4Cl, hasta que el ADN bacteriano se etiquetó completamente con isótopos pesados.

Las bacterias marcadas se cambiaron a un medio fresco que tenía nitrógeno normal o ¹⁴ N. Se tomaron muestras para cada generación (una generación demora 20 minutos, ya que E. coli se divide en 20 minutos) y se analizó el ADN para determinar el isótopo pesado de nitrógeno mediante centrifugación en gradiente de densidad utilizando cloruro de cesio. El cloruro de cesio es una sal pesada altamente soluble en agua.

Cuando se gira en una centrifugadora a alta velocidad (por ejemplo, 50, 000 revoluciones por minuto), la sal forma un gradiente de densidad con la región más concentrada más pesada en la parte inferior y, sucesivamente, una más ligera concentrada hacia la superficie. Cuando el ADN se mezcla con cloruro de cesio, se asentará a una altura particular en la centrifugación, más pesado hacia la base y más ligero hacia arriba (Fig. 6.10).

El fluorocromo llamado bromuro de etidio se usa para mejorar el contraste, ya que el fluorocromo es específico para el ADN. Meselson y Stahl encontraron que el ADN de la primera generación era híbrido o intermedio ( ¹⁵ N y ¹⁴ N). Se instaló en una solución de cloruro de cesio a un nivel superior al ADN completamente marcado de las bacterias progenitoras ( ¹⁵ N ¹⁵ N). La segunda generación de bacterias después de 40 minutos contenía dos tipos de ADN, 50% de luz ( ¹⁴ N ^I4 N) y 50% intermedio ( ¹⁵ N ^I4 N).

La tercera generación de bacterias después de 60 minutos contenía dos tipos de ADN, 25% intermedio ( ¹⁵ N ¹⁴ N) y 75% luz ( ¹⁴ N ¹⁴ N) en una proporción de 1: 3. La cuarta generación después de 80 minutos contenía 12.5% ​​de ¹⁵ N ¹⁴ N y 87.5% ^de ADN de ¹⁴ N ¹⁴ N en una proporción de 1: 7.

Esta observación es posible solo si las dos cadenas de dúplex de ADN se separan en el momento de la replicación y actúan como una plantilla para la síntesis de nuevas cadenas complementarias de ADN que tienen una normalidad o ¹⁴ N. Esto producirá dos dúplex de ADN con una cadena antigua ( ¹⁵ N) y una nueva hebra ( ¹⁴ N).

Durante la formación de la segunda generación, ¹⁵ N y ¹⁴ N de dúplex de ADN se separan para funcionar como moldes, de modo que el 50% de los nuevos dúplex de ADN poseen solo cadenas normales o ^l4 N, mientras que otro 50% tiene tanto ¹⁵ N como ¹⁴ N cadenas (Figs 6.11 y 6.12). De esta manera, en cada replicación, se conserva una hebra de ADN parental en la hija, mientras que la segunda se sintetiza recientemente.