Mecanismo de replicación del ADN (explicado con diagramas)

Mecanismo de replicación del ADN!

El proceso completo de la replicación del ADN se puede discutir en muchos pasos. Estos pasos requieren el uso de más de una docena de enzimas y factores proteicos. Durante el modo de replicación semiconservador primero, tiene lugar el desenrollado de la doble hélice.

Estas dos cadenas son fácilmente separables porque los enlaces de hidrógeno que sostienen las dos cadenas son muy débiles en contraste con otros enlaces químicos. Cuando estas dos cadenas se separan, cada parte de una cadena constituye la parte complementaria de la otra cadena.

Dos líneas parentales no se separan completamente, sino que se abren en lo que se conoce como horquilla de replicación. Como resultado, opuesto a A, T encajaría, opuesto a C; G vendría y así sucesivamente. Debido a este proceso, la secuencia exacta de nucleótidos se formaría automáticamente.

Por lo tanto, se produce la regeneración de la hélice de ADN, con una hebra de hélice original que se combina con un complemento recién formado para constituir una molécula de ADN de doble hebra. Este tipo de replicación también se ha llamado como duplicación de cremallera. El modo de replicación de ADN descrito anteriormente se verificó posteriormente mediante experimentos de diferentes tipos.

Los detalles de la replicación del ADN pueden discutirse en los siguientes encabezados:

1. Activación de desoxirribonucleósidos:

Los cuatro nucleósidos del ADN, es decir, AMP, GMP, CMP y TMP, se encuentran flotando libres en el núcleo. Todos ellos son activados por ATP para formar trifosfatasas de desoxirribonucleósidos llamadas ATP, GTP, CTP y TTP. La enzima requerida en este paso es la fosforilasa y el paso se llama fosforilación.

2. Reconocimiento del punto de iniciación:

¿En qué lugar de la molécula de ADN debería comenzar la replicación? Desde un punto particular comienza el desenrollado de la molécula de ADN. Este punto específico se llama punto de iniciación. Para identificar el punto de inicio en la molécula de ADN, se necesitan proteínas iniciadoras específicas.

En virus y procariotas como las bacterias, puede haber un solo origen de replicación. En los eucariotas con una molécula de ADN grande, puede haber muchos puntos de inicio (origen) de replicación que finalmente se fusionan entre sí.

3. Desenrollamiento de la molécula de ADN:

La doble hélice del ADN se desenrolla y desenrolla en cadenas sencillas de ADN mediante la descomposición de los enlaces de hidrógeno débiles. El desenrollamiento de la hélice es ayudado por las enzimas helicasas. Las enzimas llamadas topoisomerasas cortan y se unen a una hebra de ADN que ayuda a la separación de la hélice del ADN.

Si dos cuerdas altamente entrelazadas se separan mediante la aplicación de fuerza, las dos cuerdas de las cuerdas se intercalarán automáticamente tan pronto como se detenga la aplicación de la fuerza. Y si se corta una de las cuerdas de la cuerda entrelazada, se libera la tensión y las dos hebras no se juntan.

Las enzimas como las topoisomerasas alivian la tensión de las cadenas de ADN y las dos cadenas de hélices están separadas. En realidad, debido a esta descompresión de las cadenas de replicación de ADN de doble cadena, se forman burbujas que posteriormente se extienden como una horquilla de replicación en forma de Y. En bacterias y muchos fagos de ADN, esta extensión es bidireccional.

4. Formación del cebador de ARN:

La ARN polimerasa dirigida por ADN forma el cebador de ARN. Es comparativamente más fácil agregar una pequeña cadena ya existente llamada cebador formado a partir de una plantilla de ADN (Fig. 6.17). Esto se logra mediante la síntesis de un segmento corto de cebador de ARN.

Esto produce un extremo hidroxilo 3 'en la secuencia de ribonucleótidos, a la que se agregan los desoxirribonucleótidos. El cebador de ARN finalmente se elimina enzimáticamente dejando un hueco en la cadena de desoxirribonucleótido recién sintetizada. Esta brecha debe ser completada.

Formación de nuevas cadenas de ADN:

La enzima ADN polimerasa puede polimerizar los nucleótidos solo en dirección 5′-3 '. La ADN polimerasa es responsable de la condensación dirigida plantilla de desoxirribonucleótido

trifosfatasas. La síntesis de una nueva hebra complementaria procede del extremo 3 'OH del cebador, lo que provoca la extensión o el crecimiento en la dirección 5' - 3 '.

Debido a que las dos cadenas de ADN están en dirección antiparalela, las dos cadenas deben sintetizarse mediante un crecimiento que se produce en dirección opuesta. La adición de desoxirribonucleótidos se realiza mediante ADN polimerasa en presencia de ATP.

La enzima sintetiza una nueva cadena en una pieza continua en la dirección 5 ′ -3 ′ y se llama cadena principal. En la otra hebra de ADN, la enzima forma fragmentos de ADN en pequeños pedazos nuevamente en la dirección 5'-3 'iniciando desde el cebador de ARN.

El cebador se forma con la ayuda de la enzima primasa. Los pequeños segmentos se llaman fragmentos de Okazaki. Se unen para producir una hebra hija continua. Con la ayuda de la ADN ligasa "(unión)". Esta hebra se llama hebra retrasada.

Eliminación de cebadores de ARN:

Una vez que se han formado los pequeños fragmentos de fragmentos de Okazaki, el cebador de ARN se elimina del extremo 5 uno por uno mediante la actividad exonucleasa de la ADN polimerasa.

Lectura de prueba y reparación de ADN:

La especificidad del emparejamiento de bases asegura la replicación exacta. De alguna manera, es posible que las bases erróneas puedan entrar con una frecuencia rara de una en 10, 000. Estas bases mal introducidas pueden eliminarse por la actividad de la enzima ADN polimerasa.

Incluso las bases incorrectas introducidas en la hélice del ADN por mutación (escapada por el mecanismo de lectura de prueba del ADN) se pueden identificar y corregir mediante enzimas reparadoras. Estas enzimas de reparación (p. Ej., Las nucleasas) cortan el segmento defectuoso del ADN e introducen y unen (mediante la enzima ligasa) el segmento correcto normal.

Otro daño que puede ser reparado es debido a la radiación UV. En tales casos, las pirimidinas como la timina forman el dímero de la timina. La formación de dicho dímero bloquea la replicación. Dicho defecto puede repararse enzimáticamente y escindir el dinucleótido TT defectuoso. Luego, el defecto se repara mediante la inserción enzimática del complemento de nucleótido correcto.