Replicación del ADN y síntesis de proteínas

REPLICACIÓN DEL ADN

Es el encargado de conservar la información genética. La estructura del ADN en doble hélice permite comprender como dicha molécula puede dar lugar a copias sin perder su conformación. En principio, las dos hebras deberían separarse. Después, mediante la acción de otra enzima, a partir de desoxirribonucleótidos sueltos y según la complementariedad de bases, podría irse construyendo las hebras complementarias de las dos hebras “modelo” iniciales.

MODELOS DE REPLICACIÓN PROPUESTOS

Para explicar este proceso se propusieron tres hipótesis:

Hipótesis Conservativa.

Propone que tras la duplicación, quedan, por un lado, las dos hebras antiguas juntas y, por otro, las dos hebras nuevas también espiralizadas.

La Hipótesis Semiconservativa

Sobre la duplicación del ADN se debe a Watson y Crick. En ella se sostiene que, en las dos moléculas de ADN de doble hélice hijas, una de las hebras sería la antigua y otra la moderna.

La Hipótesis Dispersiva

Supone que la primitiva molécula de ADN se fragmenta en multitud de pequeños trozos, copiándose éstos y reuniéndose tanto los fragmentos originales como las copias de modo que las dos nuevas moléculas están formadas por fragmentos antiguos y nuevos.

REPLICACIÓN DEL ADN

La enzima que lleva a cabo la replicación del ADN es la ADN polimerasa, esta enzima tiene unos requerimientos específicos para trabajar, que le imponen restricciones:

-Sólo añade nucleótidos en la dirección 5’a 3’.

-Necesita un molde de ADN para poder empezar a copiar y unir nucleótidos.

-Necesita un pequeño trocito de ARN al cual unir los nucleótidos, ya que ella no puede empezar a unir los nucleótidos sin tener una pequeña cadena ya formada. 

-Utiliza nucleótidos trifosfato.

Dadas las necesidades de esta enzima y sabiendo que la molécula de ADN está formada por dos hebras antiparalelas, se plantea un problema en la cadena de ADN que va en la dirección 5’a 3’, porque aquí la enzima estaría trabajando en la dirección contraria, y sin embargo, se observa que las dos hebras se van replicando.

La solución al dilema la dio el desabrimiento, en 1968, por Okazaki de unos fragmentos constituidos por unos 50 nucleótidos de ARN y entre 1.000 y 2.000 nucleótidos de ADN, denominados fragmentos de Okazaki. Así se podía explicar cómo se copia esta cadena, siendo de forma discontinua en la dirección 5’a 3’ y la otra cadena de forma continua. También quedaba solucionado el problema de que la enzima necesitara una cadena de ARN a la cual unir los nucleótidos.

Síntesis de proteínas

La síntesis de una proteína comienza cuando el gen que codifica esta proteína es expresado mediante el proceso de la transcripción. En la transcripción transmite la información desde el ADN del gen al ARN mensajero (ARNm). 

Los genes humanos están compuestos de intrones (regiones no codificantes de proteína) que están situados entre los exones (regiones codificantes). En el proceso de maduración del ARNm se van eliminando los intrones y se une cada exón al siguiente para formar un ARNm maduro. No siempre se utilizan todos los exones, sino que muchas veces se deja de utilizar uno o más exones con lo que la proteína que se sintetiza es diferente aunque provenga del mismo gen. El ARNm maduro ya puede pasar al citoplasma. 

Una vez en el citoplasma el ARNm se une a la subunidad menor del ribosoma y después a la subunidad mayor para formar un ribosoma completo. El complejo ARNm-ribosoma es la maquinaria de síntesis de proteínas donde se decodifica el mensaje del ARNm mediante el código genético. El código genético establece un sistema para traducir la secuencia de ARN que tiene un alfabeto de 4 letras a una secuencia de proteína que tiene como alfabeto los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. Cada triplete de nucleótidos codifica un aminoácido. Así las proteínas son una tira de aminoácidos enlazados de forma que en cada posición se escogió uno de los 20 disponibles según la palabra de tres letras (codón) que el ARNm contuviera. En este proceso de hacer que cada triplete determine la incorporación del aminoácido correspondiente son esenciales los llamados ARN de transferencia. 

Si la proteína está destinada a estar en el citoplasma, en el núcleo o en las mitocondrias la síntesis se realiza en el citoplasma. En cambio si la proteína está destinada a ser secretada, como en el caso de la insulina por ejemplo, o a estar en la membrana, como por ejemplo la APP, su síntesis se realiza en la superficie del Retículo Endoplásmico para que la proteína penetre en él a la vez que se sintetiza. 

Una vez sintetizada o incluso mientras se sintetiza la proteína se pliega adoptando una forma característica que le permite ejercer su función. De esta forma se produce el importante flujo de información biológica desde el ADN al ARN y finalmente a la secuencia de la proteína que al determinar su estructura le capacita para una determinada función.

Conclusiones:

La replicación o duplicación del ADN es muy importante ya que es la encargada de la conservación de la información genética, existen varias hipótesis entre ellas la de Watson y Crick que nos dice que en las moléculas de ADN de doble hélice hijas una es antigua y otra es moderna.

La síntesis de una proteína comienza cuando el gen que codifica esta proteína es expresado mediante el proceso de la transcripción, la transcripción es el que está encargado de transmitir la información del ADN al ADN mensajero.