Concepto de replicación

La replicación del ADN asegura que la información genética pase de manera inalterada a la descendencia durante el transcurso de la vida de la célula.
De cada división celular se deben generar nuevas copias de cada una de las miles de moléculas que conforman las células, incluyendo la duplicación de todas las moléculas de ADN.
La replicación es el proceso de reproducción fiel de una copia molde de ADN. Este proceso hace posible que la información genética de un organismo pueda ser pasado a sus células hijas cuando haya división celular.
Al emplear ADN como molde, la secuendia de nucleótidos se copia por apareamiento de bases, de tal forma que se produce una secuencia de ácidos nucleicos complementarios al molde de ADN.
El reconocimiento de cada nucleótido del ADN por un nucleótido complementario no polimerizado, requiere que las dos cadenas de la hélice de ADN se encuentren separadas para que los grupos dadores y aceptores de electrones se los enlaces de hidrógeno queden libres y permitan posteriormente una alineación de forma adecuada y ordenada.Luego, gracias a la acción de la ADN polimerasa se forma una nueva cadena de ácidos nucleicos.
Durante la replicación de ADN, cada cadena del ADN antiguo, actúa como molde de la formación de una nueva cadena completa.Como cada una de las cadenas hijas hereda una cadena de ADN y una cadena recién sintetizada se dice que el ADN se replica de manera semiconservativa.

Para la correción de lectura, es necesaria la acción de la ADN polimerasa que actúa solo si presenta un extremo 3'-OH de la cadena cebadora o iniciadora sobre la cual se añaden los siguientes nucleótidos.Las moléculas de la ADN polimerasa son capaces de trabajar con cadenas defectuosas de ADN mediante el empleo de un dominio catalítico que corta cualquier residuo desapareado del final de la cadena iniciadora.

Existe una región concreta de replicación que se desplaza a lo largo de la doble hélice del ADN, en forma de Y, que se conoce como horquilla de replicación, sonde se sintetiza el ADN de las dos hélices hijas mediante un complejo enzimático que contiene ADN polimerasa. La horquilla de replicación tiene una estructura asimétrica . Se produce una cadena hija de ADN de forma continua ( cadena leading o conductora) , que se elabora antes que la cadena hija discontinua ( hiebra lagging o retardada) , la cual aparece más lentamente, porque debe esperar a que la cadena conductora exponga la cadena molde sobre la que se sintetizará cada uno de los denominados "fragmentos de Okazaki". Para la replicación de ADN sólo se necesita la ADN polimerasa en dirección 5'-3'. Para el caso de la cadena conductora sólo es necesario un iniciador especial al comienzo de la replicación cuando se ha establecido la horquilla de replicación. La ADN polimerasa del extemo retardado de la horquilla completa un corto fragmento de de ADN tras lo cual empieza a sintetizar otro fragmento nuevo en un punto situado más adelante de la cadena molde.Para que actúe la ADN polimerasa es necesario la presencia de una enzima regeneradora de cadenas iniciadoras o cebadoras de ARN o ARN primasas.En las células eucariotas son sinterizados a intervalos sobre la cadena retardada para luego se alargados mediante la ADN polimerasa .La sintesis de cada fragmento de Okazaki finaliza cuando la ADN polimerasa se encuentra con el ARN iniciador unido al extremo 5' del fragmento anterior. Los fragmentos de Okazaki sólo se sintetizan en dirección 5'-3'.Después de sus síntesis los fragmentos se unen entre sí, generando grandes cadenas de ADN. Mediante la enzima ligasa, se suelda un enlace fosfodiester roto, gracias a la activación de un extremo 5' en presencia de una molécula de ATP, antes de formarse un nuevo enlace.

aqui también teneis información muy bien estructurada y con varios gráficos :

http://e-ciencia.com/recursos/enciclopedia/Replicaci%C3%B3n

Bidireccionalidad en la replicación del DNA

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).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.

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 marcada y luego sin marcar, y siguiendo el rastro de tritio se observa hacia dónde se ha replicado la molécula de ADN.También se puede, mediante el recuento de copias de genes marcadores, determinar si la replicación es unidireccional o bidireccional.


Exonucleasas : Las fosfodiesterasas o nucleasas son enzimas hidrolasas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster, como por ejemplo los que se establecen en los ácidos nucleicos entre la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato de otro. Su acción regula la concentración dentro de las células del AMP cíclico y del GMP cíclico.

• 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 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.

Experimento bacterias Griffith y Avery

Para este estudio, Griffith utilizó dos cepas de la bacteria neumococo, tipo III-S y de tipo II-R.

La cepa S-III tiene una capa de polisacáridos que lo hace resistente al sistemainmunológico de los ratones, mientras que la cepa II-R carece de esta capa y así va a ser destruido por el sistema inmune de el anfitrión.

Para la primera etapa del experimento principio de transformación, Griffith demostró que los ratones inyectados con III-S morían, pero cuando se inyecta con II-R vivían y mostraban pocos síntomas.

La siguiente etapa demostró que si los ratones fueron inyectados con el tipo III-S que había estaban muertas por el calor, los ratones vivían todos, lo que indica que las bacterias habían sido ineficaces.

Los resultados interesantes llegaron con la tercera parte del experimento, cuando los ratones fueron inyectados con una mezcla de III-S muertas por aclor y II-R vivas.

Curiosamente, los ratones murieron todos, lo que indica que algún tipo de información se había pasado de la cepa muerta de tipo III-S para la cepa de tipo II-R. Las muestras de sangre mostraron que la sangre de los ratones muertos figuraban tanto cepas de tipo III-S y bacterias de tipo II-R.

De alguna manera el tipo II-R se había transformado en la cepa de tipo III-R, un proceso que él bautizó como el principio de transformación.



Griffith concluyó que había algún «principio» que transformó las cepas rugosas (R) en lisas (S) con una cubierta de azúcares. Cuando Avery leyó los resultados de Griffith se intereso en identificar este «principio transformador», Avery y su equipo comenzaron a experimentar usando un tubo de ensayo en vez de un ratón. Usaron detergente para descomponer las células lisas muertas por calor creando una lisis a partir de ellas. Entonces usaron esta lisis para los ensayos de transformación. Los tubos funcionaron bien y mostraron que la lisis de S muerta por calor podían cambiar (R) Rugosa a (S) Lisa. El principio transformador estaba en algún lugar de la lisis.

Probaron cada uno de los componentes de la lisis para la actividad transformadora. Primero incubaron la lisis de cepa lisa muerta por calor con una enzima, SIII, que consume completamente la cubierta de azúcar. La lisis de cepa lisa sin cubierta seguía siendo útil para transformar. Esto les reveló que las cepas R no creaban una nueva capa a partir de las partes de la cubierta de cepa lisa. Luego incubaron la lisis de cepa lisa sin cubierta con proteínas que digieren enzimas (tripsina y quimotripsina) y después probaron la habilidad de esta lisis para transformar. Esta lisis sin proteínas seguía trasformando, así que el principio trasformador no era proteína.

Cuando querían probar y purificar la lisis, precipitaron los ácidos nucleicos – ADN y ARN - con alcohol. Fueron los primeros en aislar los ácidos nucleicos de un neumococo. Cuando vieron que el «principio» transformador no estaba en la cubierta de azúcar, ni en la proteína sospecharon que tal vez estaría en uno de los ácidos nucleicos.

Disolvieron la mezcla con alcohol en agua, primero destruyeron el ARN con la enzima RNasa, probaron la capacidad trasformadora de esta solución, la solución todavía tenia capacidad para transformar, de tal manera que el ARN no podía ser el «principio» transformador. Cuando habían dejado virtualmente ADN puro, como una prueba final, incubaron la solución con la enzima digestora de ADN, Dnasa. Probaron la capacidad trasformadora de esta solución, esta solución fue incapaz de transformar. Avery y sus colegas concluyeron que el ADN era el principio transformador

Dogma central de la biología molecular

La transcripción del ADN al ARN a las proteínas: Este dogma es la columna vertebral de la biología molecular

Etapas:

1. El ADN se replica la información en un proceso que implica muchas enzimas: la replicación.

2. Los códigos de ADN para la producción de ARN mensajero (ARNm) durante la transcripción.

3. En las células eucariotas, el ARNm es procesado (esencialmente por corte y empalme) y migra desde el núcleo hasta el citoplasma.

4. El ARN mensajero lleva la información codificada a los ribosomas. Los ribosomas leen esta información y la utilizan para la síntesis de proteínas. Este proceso se denomina traducción.

Según la wikipedia :

El dogma central de la biología molecular es un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética tras el descubrimiento de la codificación de ésta en la doble hélice del ADN. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteína

Estructura del DNA

Características del modelo :

-Las dos cadenas de polinucleotidos que están orientadas en direcciones opuestas giran alrededor de un eje común formando una doble hélice dextrógira (=Que gira en el mismo sentido de las agujas del reloj).

-Las bases de purina y de pirimidina están ubicadas en el interior de la hélice, mientras que las unidades de fosfato y de desoxirribosa lo están en el exterior.

-La adenina(A) se empareja con la timina(T), y la gauanina (G) con la citosina(C).Los pares de bases AT están reforzados por dos puentes de hidrógeno y los pares de bases GC lo están por tres.
-La doble hélice también se estabiliza por interacciones entre bases apiladas de la misma hebra.

El modelo de la doble hélice B permitió descubrir el
mecanismo de replicación del DNA y de la expresión de sus genes.

en este enlace :
http://www.eoearth.org/articles/view/158858/?topic=49496

podemos ver esta imagen que nos da una visión de los componentes moleculares del ADN

El experimento de hershey-chase, el ADN es el material genético.

En 1952 Alfred Hershey y Martha Chase, pertenecientes al grupo de biólogos del Cold Spring Harbor Laboratory, estudiaron la genética de los bacteriófagos, un bacteriófago o fago, es un virus que específicamente ataca e infecta una bacteria .


Ellos conocían que un fago tenia una capa externa de proteína y un núcleo interno de ADN (DNA)





El virus utiliza a la bacteria para reproducirse, de las observaciones con el microscopio electrónico, ellos conocían que durante la infección el virus ataca a la bacteria por sus colas, se pensaba que los genes eran introducidos en la bacteria anfitrión, los cuales eran dirigidos a las enzimas de la bacteria para replicar al virus.





De análisis previos se conocía que el ADN contiene átomos de fósforo P pero no azufre S, por otro lado las proteínas del virus contenían átomos de azufre pero no átomos de fósforo.
Se utilizo átomos radiactivos de fósforo 32P y azufre 35S para marcar selectivamente el ADN y la proteína del virus y al realizar la experiencia se quería saber que componente entraba en la infección de la bacteria.

En dos experimentos paralelos, se combino a los virus marcados con los átomos radiactivos con las bacterias





A continuación se sometió a las muestras a una centrifugación para separar los fagos de las bacterias, las bacterias son más grande y más pesadas que los virus, las bacterias se recogieron al fondo del tubo de ensayo, mientras que los fagos se quedaron en suspensión.


Examinando luego las dos muestras se verifico, en la marcada como 35S los nuevos fagos provenientes de la bacteria infectada no contenían el azufre radiactivo, la cubierta del fago la cual esta echa de proteína no fue usada dentro de la bacteria para hacer un nuevo fago.
Al investigar la muestra marcada con fósforo radiactivo 32P, el mismo se encontraba en los nuevos fagos, por lo tanto el ADN del fago fue usado dentro de la bacteria para hacer nuevos virus.
La cubierta del fago entrega el ADN dentro de la bacteria y es el ADN solamente el que lleva las instrucciones para replicar a los fagos dentro de la bacteria, luego el ADN es el material genético.