áCido nucleico

Ácido nucleico
Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros
denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas
cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con
millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información
genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria.
Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año
1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína,1
nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James
Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de
difracción de rayos X.
Tipos de ácidos nucleicos[editar]
Artículo principal: Estructura del ácido nucleico.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido
ribonucleico), que se diferencian:
por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y
desoxirribosa en el ADN);
por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina,
guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
en la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas
formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola
cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma
plegada, como el ARNt y el ARNr;
en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.
Nucleósidos y nucleótidos[editar]
Artículos principales: Nucleósido y Nucleótido.
Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una
molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos
(una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica
(adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato (ácido
fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.
La unidad formada por el enlace de la pentosa y de la base nitrogenada se denomina
nucleósido. El conjunto formado por un nucleósido y uno o varios grupos fosfato unidos al
carbono 5' de la pentosa recibe el nombre de nucleótido. Se denomina nucleótido-

monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como
el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.
Listado de las bases nitrogenadas[editar]
Las bases nitrogenadas conocidas son:
Adenina, presente en ADN y ARN
Guanina, presente en ADN y ARN
Citosina, presente en ADN y ARN
Timina, presente exclusivamente en el ADN
Uracilo, presente exclusivamente en el ARN
Características del ADN[editar]
Artículo principal: ADN.
El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en
toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de
las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de
las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información
necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los
mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la
composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases),
puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN
de cadena simple o ADNsc abreviadamente.
Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario.
Estructuras ADN[editar]
Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) es
decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. No es
funcional, excepto en algunos virus.
Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de
nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases
nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. Está enrollada helicoidalmente en
torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:
o Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un
plano inclinado (ADN no codificante).
o Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN
funcional).
o Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se
encuentra presente en los parvovirus.

Características del ARN[editar]
Artículo principal: ARN.
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en
lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C,
U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de
ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que
no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser
el enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una
única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr
puede formar estructuras plegadas complejas y estables.
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando
de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una
proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia
existen varios tipos de ARN:
El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es
complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como
intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el
citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros
nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena
los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su
misión, se destruye.
El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La
única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de
estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman
entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos,
bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a
ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que
indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de
una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína
El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se
encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas
ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado
inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del
ribosoma.
Ácidos nucleicos artificiales[editar]
Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la naturaleza,
sintetizados en el laboratorio.

Ácido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi)ribosa ha sido
sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las
bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico. Al
carecer de un esqueleto cargado (el ion fosfato lleva una carga negativa a pH
fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena complementaria
de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática. La fuerza de
interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este ácido nucleico, al no
ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la
acción de nucleasas y proteasas.
Morfolino y ácido nucleico bloqueado (LNA, en inglés). El morfolino es un
derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de
morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base
nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación,
generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer
genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm,
con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso
farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades
genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm.
Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la ribosa
por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza.
Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo
hace de forma más estable. Es la forma químicamente más simple de un ácido
nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales
ácidos nucleicos.
Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el azúcar
del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado cadenas híbridas
ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y
podría haber sido su precursor.
Características del ADN[editar]
Artículo principal: ADN.
El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en
toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de
las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de
las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información
necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los
mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la
composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases),
puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN
de cadena simple o ADNsc abreviadamente.

Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario.
Estructuras ADN[editar]
Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) es
decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. No es
funcional, excepto en algunos virus.
Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de
nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases
nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. Está enrollada helicoidalmente en
torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:
o Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un
plano inclinado (ADN no codificante).
o Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN
funcional).
o Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se
encuentra presente en los parvovirus.
Características del ARN[editar]
Artículo principal: ARN.
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en
lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C,
U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de
ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que
no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser
el enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una
única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr
puede formar estructuras plegadas complejas y estables.
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando
de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una
proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia
existen varios tipos de ARN:
El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es
complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como
intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el
citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros
nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena
los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su
misión, se destruye.
El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La
única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de

estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman
entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos,
bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a
ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que
indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de
una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína
El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se
encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas
ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado
inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del
ribosoma.
Ácidos nucleicos artificiales[editar]
Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la naturaleza,
sintetizados en el laboratorio.
Ácido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi)ribosa ha sido
sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las
bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico. Al
carecer de un esqueleto cargado (el ion fosfato lleva una carga negativa a pH
fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena complementaria
de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática. La fuerza de
interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este ácido nucleico, al no
ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la
acción de nucleasas y proteasas.
Morfolino y ácido nucleico bloqueado (LNA, en inglés). El morfolino es un
derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de
morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base
nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación,
generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer
genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm,
con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso
farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades
genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm.
Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la ribosa
por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza.
Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo
hace de forma más estable. Es la forma químicamente más simple de un ácido
nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales
ácidos nucleicos.

Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el azúcar
del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado cadenas híbridas
ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y
podría haber sido su precursor.
proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir,
sintetizar una copia idéntica). De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen
dos o más "clones" de la primera. Esta duplicación del material genético se produce de
acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas
complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis
de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble
hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementación entre
las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante
propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se
transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material
genético.
La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno
entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la
mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De
esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial.
La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas
iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la
fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN
formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas
intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de
replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas,
pero difieren en bacterias.
Características generales
• Es una cadena molecular, quiere decir que es una sustancia constituida por distintos tipos
de moléculas sencillas ligadas entre sí para así ir formando cadenas. • Es bastante largo y
extremadamente delgado. Si aumentáramos cien veces el tamaño del núcleo celular
alcanzaría el tamaño de la punta de un alfiler, ¿bastante pequeño cierto?, mientras que el
ADN plegado en ese mismo núcleo alcanzaría la longitud de un ¡campo de fútbol! • Hay
cuatro tipos de eslabones, esos son las moléculas denominadas nucleótidos en la cadena.
Sus nombres son: ácido adenílico (adenina), ácido guanílico (guanina), ácido citidílico
(citosina) y ácido timidílico (timina) y las abreviaturas, A, G, C, T, para cada una.

Semiconservadora
Tres posibles modelos de replicación. a) Conservadora, b) Dispersora, c) Semiconservadora
(mecanismo real)
En cada una de las moléculas padres* se conserva una de las cadenas originales, y por eso
se dice que la replicación del ADN es semi conservadora. Hasta que finalmente se pudo
demostrar que la replicación es semiconservadora, se consideraron tres posibles modelos
para el mecanismo de la replicación:
Semiconservadora (modelo correcto). En cada una de las moléculas hijas se
conserva una de las cadenas originales.
Conservadora. Se sintetiza una molécula totalmente nueva, copia de la original.
Dispersora, o dispersante. Las cadenas hijas constan de fragmentos de la cadena
antigua y fragmentos de la nueva.
Experimento de Meselson y Stahl.
El experimento de Meselson y Stahl en 1958 permitió demostrar que el mecanismo real se
ajusta a la hipótesis de replicación semiconservadora. Para ello se hicieron crecer células de
Escherichia coli en presencia de nitrógeno-15, un isótopo del nitrógeno más pesado de lo
habitual. En consecuencia, el isótopo se incorporó a las cadenas de ADN que se iban
sintetizando, haciéndolas más pesadas.
Una vez conseguido el primer objetivo, las células fueron transferidas a un medio que
contenía nitrógeno-14, es decir, un medio más ligero, donde continuaron su crecimiento
(división celular, que requiere la replicación del ADN). Se purificó el ADN y se analizó
mediante una centrifugación en gradiente de cloruro de cesio, en donde hay más densidad
en el fondo del tubo que en la parte media del mismo.
En la primera generación (figura 2.b) se obtuvo una única banda de ADN con densidad
intermedia. En la segunda generación (figura 2.c) se obtuvieron dos bandas, una con
densidad ligera y otra con densidad intermedia o híbrida. En la tercera generación se
obtuvieron dos bandas, una ligera (con una abundancia del 75%) y otra intermedia (con el
25% restante).
La banda intermedia o híbrida representa una molécula de ADN que contiene una cadena
pesada (original) y otra ligera (recién sintetizada). Las cadenas ligeras representan una
molécula de ADN en la que las dos cadenas han sido sintetizadas (no existían aun cuando
las células se pusieron en presencia de nitrógeno-15.
El hecho de que cada vez haya más moléculas ligeras y se mantenga el número de
moléculas intermedias demuestra que la replicación del ADN es semiconservadora. Si fuera
conservadora, aparecería siempre una banda pesada y el resto ligeras (figuras 1.a, 1.b, 1.c) .

Si fuera dispersante sólo aparecerían bandas híbridas de densidad intermedia en todas las
generaciones.1
Secuencial y bidireccional desde puntos fijos
Los orígenes de replicación son los puntos fijos a partir de los cuales se lleva cabo la
replicación, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla.
Por otro lado, la replicación se lleva a cabo bidireccionalmente, es decir, a partir de cada
origen se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos.
El origen de replicación
La cantidad de ADN que se puede sintetizar a partir de un único origen de replicación se
denomina replicón o unidad funcional de replicación. El genoma bacteriano es un replicón
único circular. En organismos eucarióticos, la replicación del ADN se inicia en múltiples
orígenes a la vez (hay uno cada 20 kb aproximadamente), es decir, hay varios replicones.2
En las células eucariotas hay varios replicones
Experimento de Cairns
Los experimentos realizados por Cairns (1963) con bacterias Escherichia coli permitieron
determinar la existencia de ese punto fijo u origen de replicación a partir del cual el genoma
empezaba a replicarse. Los experimentos consistían en mantener un cultivo de E. coli
creciendo en un medio que contenía timidina tritiada (timina marcada con tritio), de forma
que el ADN quedara marcado radiactivamente pudiendo efectuarse una autorradiografía. A
continuación se observaba al microscopio. Los resultados indicaban que la replicación en E.
coli se iniciaba en un punto concreto (OriC).3
Secuencialidad[editar]
Sueoka y Yoshikawa (1963) realizaron estudios genéticos de complementación de
mutaciones que permitieron determinar que desde los orígenes la replicación avanza de
forma secuencial. Trabajaron con Bacillus subtilis porque era posible obtener cultivos
sincronizados de forma que todas las células del cultivo estuvieran en la misma fase del
ciclo celular. El método consistía en la conjugación bacteriana de cepas silvestres con cepas
mutantes incapaces de sintetizar determinados aminoácidos. Conociendo la localización de
los genes que codifican las proteínas implicadas en la síntesis de los diferentes aminoácidos
en el cromosoma bacteriano, y haciendo crecer las bacterias receptoras en un "medio
mínimo" (donde sólo pudiesen crecer las que hubieran recibido alguno de estos genes), al
extraer ADN a diferentes tiempos se observó que, tras la última extracción aparecía con
mayor frecuencia el gen implicado en la síntesis de uno de los aminoácidos (el
correspondiente a la "posición 1"), que el gen adyacente implicado en la síntesis de otro
aminoácido ("posición 2"). De la misma forma, el gen que ocupaba la "posición 3" aparecía
con menor frecuencia que el que ocupaba la "posición 2", y así sucesivamente.

Como los primeros genes en replicarse en la bacteria donadora serían los primeros en
transferirse, el experimento permitió demostrar, a partir de las frecuencias relativas de los
diferentes genes en las bacterias receptoras, que la replicación sigue un orden (es
secuencial).
La replicación avanza en forma de horquilla[editar]
Debido a que en la célula ambas cadenas de la doble hélice de ADN se duplican al mismo
tiempo, éstas deben separarse para que cada una de ellas sirva de molde para la síntesis de
una nueva cadena. Por eso, la replicación avanza con una estructura en forma de horquilla
formándose una burbuja u ojo de replicación (también llamada estructura θ cuando el ADN
es circular debido a la similaridad entre la letra griega y la forma que adopta el cromosoma
bacteriano en estados intermedios de replicación, no obstante pudiendo aparecer estructuras
alternativas),3
que avanza en dirección a la región de ADN no duplicado dejando atrás los
dos moldes de ADN de cadena simple donde se está produciendo la replicación.2
Bidireccionalidad
El movimiento de la horquilla es bidireccional en la mayoría de los casos, es decir, a partir
de un punto se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos. Esto ocurre en la mayoría de
los organismos, pero se dan excepciones en algunos procariontes debido a que los
mecanismos de replicación que tienen lugar dependen de la propia estructura de su material
hereditario (si el ADN es circular, lineal, bicatenario o monocatenario).3
Así, en casos
particulares como el ADN mitocondrial, algunos plásmidos y algunos genomas
monocatenarios de fagos pequeños, la replicación se da unidireccionalmente pudiendo
haber uno o dos orígenes de replicación.
Distinción entre la replicación unidireccional y la bidireccional mediante el recuento de
copias de genes marcadores. O es el origen de replicación y A, B, C, D, E son genes
marcadores.
En la mayoría de los casos la replicación es bidireccional
No obstante, la replicación se puede considerar, de forma general, bidireccional.
La evidencia experimental del crecimiento bidireccional de la hebra de ADN viene dada
por una técnica basada en el marcaje radiactivo del ADN usando timidina marcada con
tritio. Primero se añade timidina sin marcar y luego marcada con tritio; siguiendo el rastro
de tritio se observa hacia dónde se ha replicado la molécula de ADN.3
También se puede,
mediante el recuento de copias de genes marcadores, determinar si la replicación es
unidireccional o bidireccional. Otras técnicas se basan en medir la distancia desde los ojos
de replicación hasta los extremos de un ADN lineal (o circular convertido en lineal
mediante enzimas de restricción).

Semidiscontinua[
La replicación es semidiscontínua
La replicación siempre se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el
punto a partir del cual se produce la elongación del ADN. Esto plantea un problema, y es
que las cadenas tienen que crecer simultáneamente a pesar de que son antiparalelas, es
decir, que cada cadena tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3' de la otra cadena.
Por ello, una de las cadenas debería ser sintetizada en dirección 3' → 5'.
Este problema lo resolvieron los científicos japoneses Reiji Okazaki y Tsuneko Okazaki en
la década de 1960, al descubrir que una de las nuevas cadenas de ADN se sintetiza en
forma de trozos cortos que, en su honor, se denominan fragmentos de Okazaki. Su longitud
suele variar entre 1000 y 2000 nucleótidos en las bacterias y entre 100 y 400 nucleótidos en
eucariontes.
La cadena que se sintetiza en el mismo sentido que avanza la horquilla de replicación se
denomina hebra adelantada (en inglés, leading strand, que a veces se traduce por líder o
conductora) y se sintetiza de forma continua por la ADN polimerasa, mientras que la que se
sintetiza en sentido contrario al avance se denomina hebra rezagada o retrasada (en inglés,
lagging strand), cuya síntesis se realiza de forma discontinua teniendo que esperar a que la
horquilla de replicación avance para disponer de una cierta longitud de ADN molde.2
ADN Polimerasas
Artículo principal: ADN polimerasa.
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Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando:
Estructura en 3D de un ADN polimerasa
La ADN polimerasa es la enzima que cataliza la síntesis de la nueva cadena de ADN a
partir de desoxirribonucleótidos y de la molécula de ADN plantilla o molde que es la que
será replicada. La enzima copia la cadena de nucleótidos de forma complementaria (A por
T, C por G) para dar a cada célula hija una copia del ADN durante la replicación.
Modo de operación[editar]
En cada horquilla de replicación, la ADN polimerasa y otras enzimas sintetizan dos nuevas
cadenas de ADN que son complementarias respecto a las 2 cadenas originales. Durante este
proceso, la ADN polimerasa reconoce una base nucleotídica no apareada de la cadena
original y la combina con un nucleótido libre que tiene la base complementaria correcta.

Luego, la ADN polimerasa cataliza la formación de nuevos enlaces covalentes que ligan el
fosfato del nucleótido libre entrante con el azúcar del nucleótido previamente agregado en
la cadena hija en crecimiento. De esta forma, la ADN polimerasa sintetiza el esqueleto de
azúcar-fosfato de la cadena hija.
Función correctora exonucleasa 3' → 5' de las ADN polimerasas.
Las ADN polimerasas también realizan otras funciones durante el proceso de replicación.
Además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora
gracias a su actividad exonucleasa 3', que les confiere la capacidad de degradar el ADN
partiendo de un extremo de éste. Es importante que existan estos mecanismos de corrección
ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del ADN darían lugar a
mutaciones.
Proceso general
. La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de
la horquilla de replicación.
La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento
producido por la separación de la doble hélice.
Las proteínas SSB se unen a la hebra discontínua de ADN, impidiendo que ésta se
una consigo misma.
La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la
hebra adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada.
La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena
complementaria a la cadena rezagada.
La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.
El proceso se puede dividir en 3 fases: iniciación, elongación y terminación.
El cebador: son pequeñas unidades de RNA que se unen a los fragmentos para que
la ADN polimerasa reconozca donde debe unirse.
Los cebadores los quita la pol. I y coloca bases a la cadena en crecimiento por la ligasa.
Iniciación[editar]
Mediante consumo de ATP en dirección a la horquilla de replicación, es decir, en dirección
5' → 3' en la hebra rezagada y 3' → 5' en la hebra adelantada,la helicasa actúa rompiendo
los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice.3
El siguiente conjunto de

proteínas reclutadas son las denominadas proteínas SSB (single-stranded DNA binding
proteins, proteínas ligantes de ADN monocatenario) encargadas de la estabilización del
ADN monocatenario generado por la acción de las helicasas, impidiendo así que el ADN se
renaturalice o forme de nuevo la doble hélice, de manera que pueda servir de molde. Estas
proteínas se unen de forma cooperativa, por lo que su unión al DNA conforme avanza la
helicasa es rápida. Por otro lado, conforme las helicasas van avanzando se van generando
superenrollamientos en la doble cadena de ADN por delante de la horquilla y si éstos no
fueran eliminados, llegado a un punto el replisoma ya no podría seguir avanzando. Las
topoisomerasas son las enzimas encargadas de eliminar los superenrollamientos cortando
una o las dos cadenas de ADN y pasándolas a través de la rotura realizada, sellando a
continuación la brecha.2
Elongación[editar]
Enzimas que participan en la replicación de E. coli: helicasa, proteínas SSB, topoisomerasa,
ARN primasa, Holoenzima ADN Pol III
En el siguiente paso, la holoenzima ADN Pol III cataliza la síntesis de las nuevas cadenas
añadiendo nucleótidos sobre el molde. Esta síntesis se da bidireccionalmente desde cada
origen, con dos horquillas de replicación que avanzan en sentido opuesto. Cuando el avance
de dos horquillas adyacentes las lleva a encontrarse, es decir, cuando dos burbujas se tocan,
se fusionan, y cuando todas se han fusionado todo el cromosoma ha quedado replicado.
Puesto que la holoenzima ADN Pol III necesita de un extremo 3'-OH libre, es necesario que
una ARN primasa catalice la formación de un fragmento corto específico de ARN llamado
cebador, que determinará el punto por donde la ADN polimerasa comienza a añadir
nucleótidos. Así, durante la síntesis, en cada horquilla de replicación se van formando dos
copias nuevas a partir del cebador sintetizado en cada una de las dos hebras de ADN que se
separaron en la fase de iniciación, pero debido a la unidireccionalidad de la actividad
polimerasa de la ADN Pol III, que sólo es capaz de sintetizar en sentido 5´ → 3', la
replicación sólo puede ser continua en la hebra adelantada; en la hebra rezagada es
discontinua, dando lugar a los fragmentos de Okazaki.
La mitad del dímero de la holoenzima ADN Pol III sintetiza la hebra adelantada y la otra
mitad la hebra rezagada.3
La elongacion de la hebra rezagada ocurre por medio del modelo
del trombón.
Hebra rezagada: síntesis de cebadores, unión de fragmentos de Okazaki y eliminación de
los cebadores
Enzimas que participan en la eliminación de cebadores y unión de los fragmentos de
Okazaki. El cebador de ARN está pintado en azul y el ADN que lo reemplaza en naranja

En la hebra rezagada, cuando la ADN Pol III hace contacto con el extremo de otro
fragmento de Okazaki contiguo, el cebador de ARN de éste es eliminado y los dos
fragmentos de Okazaki de ADN recién sintetizado son unidos. Una vez se han juntado
todos se completa la doble hélice de ADN. La eliminación de cebadores también se da en la
hebra conductora, de síntesis continua, pero debido a que en ésta hay un solo cebador es un
proceso que sólo tiene lugar una vez, mientras que en la hebra rezagada se dará tantas veces
como fragmentos de Okazaki haya.
En la eliminación del fragmento de Okazaki (también denominado iniciador, cebador o
primer) intervienen dos enzimas: por un lado la ADN Pol I, que va eliminando el ARN con
su actividad exonucleasa 5' → 3' y simultáneamente rellenando con ADN mediante su
actividad polimerasa 5' → 3' (proceso denominado nick-traslation). Al final queda rotura (o
"mella") entre el extremo 3'-OH libre y el fosfato 5' de la cadena sintetizada; por último, la
ADN ligasa sella esa rotura catalizando la reacción de condensación entre el grupo fosfato
y el OH de la desoxirribosa del nucleótido contiguo, completando el enlace fosfodiéster;
para ello, es preciso hidrolizar una molécula de ATP.2
Nota: diversos autores difieren en los enzimas implicados en esta etapa. Para algunos no es
la propia ADN Pol I la que rellena el hueco tras eliminar el primer, sino que lo hace la
ADN Pol III (la misma que polimeriza el resto de la cadena). Del mismo modo, algunos
autores siguen empleando el término ribonucleasa o (RNasa) para referirse a la ADN Pol I
en esta etapa, ya que hasta hace poco se desconocía que la propia ADN Pol I tenía la
capacidad exonucleasa 5' → 3, y se pensaba que esto lo realizaba otro enzima, que recibía
este nombre genérico.

áCido nucleico

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