ADN es el material genético que define cada célula. Antes de célula duplica y se divide en nuevo Células hijas a través de cualquiera mitosis o mitosis, biomoléculas y orgánulos debe copiarse para distribuirse entre las celdas. ADN, encontrado dentro del núcleo, debe replicarse para garantizar que cada celda nueva reciba el número correcto de cromosomas. El proceso de duplicación de ADN se llama Replicación de ADN. La replicación sigue varios pasos que involucran múltiples proteínas llamadas enzimas de replicación y ARN. En células eucariotas, como células animales y células vegetales, La replicación del ADN ocurre en el Fase S de la interfase durante el ciclo celular. El proceso de replicación del ADN es vital para el crecimiento celular, la reparación y la reproducción en los organismos.
El ADN o el ácido desoxirribonucleico es un tipo de molécula conocida como ácido nucleico. Consiste en un azúcar desoxirribosa de 5 carbonos, un fosfato y una base nitrogenada. El ADN bicatenario consiste en dos cadenas espirales de ácido nucleico que se retuercen en un
doble hélice forma. Esta torsión permite que el ADN sea más compacto. Para encajar dentro del núcleo, el ADN se empaqueta en estructuras fuertemente enrolladas llamadas cromatina. La cromatina se condensa para formar cromosomas durante la división celular. Antes de la replicación del ADN, la cromatina se afloja y le da a la maquinaria de replicación celular acceso a las cadenas de ADN.Antes de que el ADN pueda replicarse, la molécula bicatenaria debe "descomprimirse" en dos cadenas simples. El ADN tiene cuatro bases llamadas adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G) que forman pares entre los dos hilos. La adenina solo se combina con timina y la citosina solo se une con guanina. Para desenrollar el ADN, estas interacciones entre pares de bases deben romperse. Esto es realizado por una enzima conocida como ADN helicasa. ADN helicasa interrumpe la enlaces de hidrógeno entre pares de bases para separar los hilos en una forma de Y conocida como horquilla de replicación. Esta área será la plantilla para que comience la replicación.
ADN es direccional en ambos hilos, significados por un extremo 5 'y 3'. Esta notación significa qué grupo lateral está unido al esqueleto del ADN. los 5 'final tiene un grupo fosfato (P) unido, mientras que el 3 'final tiene un grupo hidroxilo (OH) unido. Esta direccionalidad es importante para la replicación ya que solo progresa en la dirección de 5 'a 3'. Sin embargo, la bifurcación de replicación es bidireccional; un hilo está orientado en la dirección de 3 'a 5' (filamento principal) mientras que el otro está orientado de 5 'a 3' (filamento rezagado). Por lo tanto, los dos lados se replican con dos procesos diferentes para acomodar la diferencia direccional.
La cadena principal es la más simple de replicar. Una vez que las cadenas de ADN se han separado, un pequeño trozo de ARN llamado a cebador se une al extremo 3 'del hilo. El cebador siempre se une como punto de partida para la replicación. Los cebadores son generados por la enzima. ADN primasa.
Enzimas conocidas como ADN polimerasas son responsables de crear la nueva cadena mediante un proceso llamado alargamiento. Hay cinco tipos diferentes de ADN polimerasas conocidas en bacterias y células humanas. En bacterias como E. coli polimerasa III es la enzima de replicación principal, mientras que las polimerasas I, II, IV y V son responsables de la verificación y reparación de errores. La ADN polimerasa III se une a la cadena en el sitio del cebador y comienza a agregar nuevos pares de bases complementarias a la cadena durante la replicación. En las células eucariotas, las polimerasas alfa, delta y épsilon son las principales polimerasas involucradas en la replicación del ADN. Debido a que la replicación continúa en la dirección de 5 'a 3' en la cadena principal, la cadena recién formada es continua.
los filamento rezagado comienza la replicación al unirse con múltiples cebadores. Cada cebador está separado solo por varias bases. La ADN polimerasa luego agrega fragmentos de ADN, llamados Fragmentos de Okazaki, a la hebra entre cebadores. Este proceso de replicación es discontinuo ya que los fragmentos recién creados están desarticulados.
Una vez que se forman las hebras continuas y discontinuas, una enzima llamada exonucleasa elimina todos los cebadores de ARN de las cadenas originales. Estos cebadores se reemplazan con bases apropiadas. Otra exonucleasa "corrige" el ADN recién formado para verificar, eliminar y reemplazar cualquier error. Otra enzima llamada ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki formando una sola hebra unificada. Los extremos del ADN lineal presentan un problema ya que la ADN polimerasa solo puede agregar nucleótidos en la dirección 5 'a 3'. Los extremos de las cadenas parentales consisten en secuencias de ADN repetidas llamadas telómeros. Los telómeros actúan como tapas protectoras al final de los cromosomas para evitar que los cromosomas cercanos se fusionen. Un tipo especial de enzima ADN polimerasa llamada telomerasa cataliza la síntesis de secuencias de telómeros en los extremos del ADN. Una vez completada, la cadena principal y su cadena de ADN complementaria se enrollan en el familiar doble hélice forma. Al final, la replicación produce dos Moléculas de ADN, cada uno con una cadena de la molécula original y una cadena nueva.
La replicación del ADN es la producción de idénticos Hélices de ADN de una sola molécula de ADN de doble cadena. Cada molécula consiste en una cadena de la molécula original y una cadena recién formada. Antes de la replicación, el ADN se desenrolla y las cadenas se separan. Se forma una bifurcación de replicación que sirve como plantilla para la replicación. Los cebadores se unen al ADN y las ADN polimerasas agregan nuevas secuencias de nucleótidos en la dirección 5 'a 3'.
Esta adición es continua en el filamento principal y fragmentada en el filamento rezagado. Una vez que se completa el alargamiento de las cadenas de ADN, se comprueban las cadenas para detectar errores, se hacen reparaciones y se agregan secuencias de telómeros a los extremos del ADN.