**Replicación del ADN**
La replicación del ADN es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetizan dos moléculas hijas con la misma secuencia que el ADN original. Ocurre durante la Fase S de la interfase y es semiconservativa.
**Enzimas implicadas en la replicación:**
- Helicasas: Desenrollan la doble hélice y separan las cadenas, rompiendo los puentes de hidrógeno.
- Topoisomerasas: Desenrollan las cadenas de ADN, evitando su torsión.
- Proteínas SSB: Mantienen separadas las cadenas para evitar que se vuelvan a unir.
- Primasas (ARN polimerasas): Sintetizan los nucleótidos del ARN cebador utilizando como molde una cadena de ADN.
- ADN polimerasas: Incorporan desoxirribonucleótidos a la cadena de ADN que se está sintetizando, utilizando una de las hebras de ADN como molde. Este proceso se produce siempre en dirección 5’→3’. Diferenciamos tres tipos:
- I: Durante la corrección de errores.
- II: Sustituye el ARN de los cebadores por ADN.
- III: Sintetiza hebras nuevas.
- ADN Ligasa: Unen fragmentos adyacentes de ADN mediante enlaces fosfodiéster.
- Endonucleasas: Detectan errores y cortan la cadena anómala.
- Exonucleasas: Eliminan el fragmento incorrecto.
**Fases de la replicación:**
**Fase de iniciación (1):**
La replicación comienza en ciertas zonas (origen) del ADN donde existen determinadas secuencias de nucleótidos. En primer lugar, interviene la enzima helicasa. Las tensiones son eliminadas por las topoisomerasas. Las hebras se mantienen separadas por la acción de las proteínas SSB. Resultado final: formación de una burbuja de replicación, que se va abriendo progresivamente de forma bidireccional formando horquillas de replicación.
**Fase de elongación (2):**
Se sintetiza una nueva hebra de ADN a partir de cada una de las cadenas de la doble hélice que sirven como molde. La ADN polimerasa III emplea nucleótidos trifosfato, utilizando la energía liberada por su hidrólisis. Como la ADN polimerasa necesita un extremo del que partir para iniciar la síntesis, otra enzima, la ARN polimerasa llamada primasa, sintetiza un fragmento corto, de unos diez nucleótidos, de ARN cebador o “primer” en el origen de replicación. La ADN polimerasa III se unirá al ARN cebador formado y continuará con la síntesis de ADN. Esta enzima sólo es capaz de leer el ADN molde en sentido 3’ a 5’.
Se sintetiza una cadena de forma continua: hebra adelantada, conductora o líder.
El resto de la hebra, desde el origen de replicación hacia 3’, tiene que ser copiado por fragmentos: de Okazaki, que necesitan que en cada uno de ellos sea sintetizado el cebador por la enzima primasa y luego se le una la ADN polimerasa III, por lo que el proceso transcurre más despacio: hebra retrasada o retardada.
El proceso de replicación es semidiscontinuo (ritmo heterogéneo).
Luego, la ADN polimerasa I, con su función exonucleasa, degrada y elimina el ARN cebador. Con su función polimerasa rellena su espacio con ADN.
Las enzimas ligasas se encargan de unir entre sí todos los extremos de los fragmentos de ADN creados.
**Fase de terminación (3):**
En procariotas (ADN circular), el proceso acaba cuando las dos horquillas de replicación se encuentran en el extremo opuesto al origen. Los dos extremos 3´ se encuentran con los últimos cebadores de los fragmentos de Okazaki. Los fragmentos de cebador son eliminados por la actividad exonucleasa de la ADN polimerasa I y los fragmentos son unidos a continuación por la ligasa.
En eucariotas, existe un problema con los telómeros. En el extremo 5’ de cada hebra retardada, la ADN polimerasa I no es capaz de rellenar el hueco con ADN, debido a que no existe ningún extremo 3´ al que unirse. Esto provoca que en cada replicación los telómeros de los cromosomas eucariontes se vayan acortando progresivamente. La enzima telomerasa se encuentra en eucariotas unicelulares y células embrionarias.
**Corrección de errores (4):**
Se comprueba que la copia de la secuencia de nucleótidos es correcta. El ADN es la única molécula capaz de repararse a sí misma. La ADN polimerasa III no une nucleótidos que no sean complementarios, pero a veces se produce un error que las nucleasas reparan (las endonucleasas detectan errores y cortan la cadena anómala; y las exonucleasas eliminan el fragmento incorrecto). Después, la ADN polimerasa I sintetiza el fragmento correspondiente al eliminado y las ligasas unen el nuevo fragmento al resto de la cadena.
Mínimo margen para aparición de variaciones à cambios evolutivos.
**Replicación en procariotas:**
La copia se inicia en un solo origen de replicación, de forma bidireccional. Actúan tres tipos de ADN polimerasas: I, II, III. Los fragmentos de Okazaki son más largos. Al ser el ADN circular, todos los fragmentos de ARN cebador eliminados pueden ser rellenados por la ADN polimerasa, por existir siempre un extremo 3’ al que puede unirse.
**Replicación en eucariotas:**
La copia se inicia simultáneamente en múltiples orígenes de replicación. Actúan cinco tipos de ADN polimerasas. Los fragmentos de Okazaki son más cortos. Al ser el ADN lineal, cada hebra copia pierde un fragmento en el extremo 5’ al no tener ningún lugar al que unirse la ADN polimerasa. Esto provoca que los telómeros sean progresivamente más cortos.