La replicación del ADN es parte del ciclo de vida de una célula. Cuando tus células se dividen, necesitan crear una copia exacta de su material genético para la nueva célula. Los pasos específicos para la replicación del ADN están incluidos en el propio ADN.
Para realizar esta duplicación, tus células dependen de los nucleótidos que componen tu molécula de ADN, junto con algunas moléculas auxiliares como la ADN polimerasa y la ADN helicasa. Los nucleótidos en tu ADN están compuestos por:
- Un grupo fosfato
- Un azúcar de cinco carbonos
- Una de las cuatro bases nitrogenadas—adenina, timina, citosina y guanina—que a menudo se abrevia como A, T, C y G
El proceso de replicación del ADN comienza con el ADN en su forma de doble hélice—pares de nucleótidos unidos que forman una estructura en forma de escalera retorcida llamada doble hélice.
¿Cómo Funciona la Replicación del ADN?
El proceso de replicación se inicia cuando los enlaces entre los pares de bases de nucleótidos de la doble hélice son rotos por una helicasa de ADN. Esto permite que la estructura de ADN de doble cadena se desenrosque y se separe, formando un pequeño bolsillo donde las dos cadenas de ADN están separadas. Este bolsillo se llama horquilla de replicación, y cada una de las dos cadenas de ADN separadas de la horquilla sirve como plantilla para el proceso de replicación. Una cadena se llama cadena líder y la otra se refiere como cadena rezagada.
El proceso de duplicación avanza con la ayuda de una enzima llamada ADN polimerasa. La ADN polimerasa une cada base nucleotídica a un nuevo compañero—A con T, y C con G—para sintetizar una nueva cadena de ADN. Este patrón específico de unión de las parejas de bases resulta en la creación de dos copias de la molécula de ADN a partir de la versión original.
¿Cómo se previenen los errores de replicación y las mutaciones?
Mientras que cada nucleótido tiene un patrón de unión específico para formar pares de nucleótidos, en ocasiones, la ADN polimerasa emparejará accidentalmente los incorrectos, añadirá demasiados nucleótidos o omitirá añadir un nucleótido. Por ejemplo, podría unir un A con un C en lugar de un T. Esto es un problema, ya que este tipo de errores puede resultar en una mutación. Esta mutación podría afectar el mantenimiento y la reparación del ciclo de vida de su célula. También podría ser transmitida a la siguiente generación.
Para evitar esto, la ADN polimerasa "corrige" y detiene la replicación si detecta un error. Una vez que otras moléculas corrigen el error, la ADN polimerasa puede reanudar y continuar hasta que el proceso de replicación del ADN esté completo. Esta actividad de corrección es tan efectiva que, en promedio, solo ocurre una mutación por cada 100 millones de bases.
¿Por qué se replica el ADN?
La replicación del ADN juega un papel importante en el crecimiento y renovación de las células. Los organismos en crecimiento están constantemente creando nuevas células a medida que se desarrollan en un cuerpo más grande. Estas nuevas células necesitan copias precisas de ADN para realizar su trabajo. Además, con el tiempo, algunas células pueden dañarse, envejecer o morir. Para mantener el funcionamiento adecuado de su cuerpo, es importante que estas células sean reemplazadas rápidamente por nuevas que lleven las instrucciones genéticas para realizar su trabajo.
Las células logran esta renovación y crecimiento a través del proceso de división celular, en el cual una célula se divide por la mitad para formar dos nuevas células. Para que una célula se divida, primero debe hacer una copia de su genoma, que es todo el ADN que necesita para funcionar correctamente. Es muy importante que tu ADN se replique con precisión, con nuevas células recibiendo una copia exacta de tu secuencia genética.
¿Cómo se descubrió el proceso de replicación del ADN?
Durante muchos años, los científicos no estaban seguros de cómo una célula replicaba o sintetizaba su ADN. Se propusieron tres teorías en competencia.
- El modelo conservador postulaba que la doble hélice de ADN original permanecía completamente intacta. La nueva copia no tomaba ninguna molécula del original.
- El modelo semiconservador sugería que el ADN se desenrollaba durante la replicación, con cada hebra sirviendo como plantilla para la síntesis de una nueva hebra de ADN.
- En el modelo dispersivo, se creía que la doble hélice original se rompía en muchos pequeños fragmentos, con algunos de estos fragmentos terminando dentro de cada nueva hebra.
El debate se resolvió finalmente en 1958 por dos científicos llamados Matthew Meselson y Franklin Stahl. En un experimento de biología ahora famoso, cultivaron bacterias dentro de una solución especial para etiquetar todo el ADN de las células con un marcador. Luego utilizaron un marcador diferente para etiquetar solo el ADN que fue recién sintetizado. Descubrieron que el ADN replicado siempre contenía una hebra de la molécula de ADN original y una hebra que se había formado recientemente. Esto demostró que el modelo semiconservativo de replicación del ADN era correcto.
Referencia
Meselson, Matthew y Franklin W. Stahl. "La Replicación del ADN en Escherichia Coli." Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. 15 de julio de 1958. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.44.7.671
