Cómo la ADN polimerasa y la ARN primasa inician la replicación del ADN

Publicado el 7 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Replicación del ADN y modelo de cremallera


La ADN helicasa actúa como una cremallera para separar la doble hélice del ADN.
Modelo de cremallera

Hasta ahora hemos estado hablando de la replicación del ADN usando una cremallera como ejemplo. Realmente es una de las cosas más cercanas que tenemos para ayudarnos a comprender cómo funciona la replicación del ADN. Hablamos sobre cómo la molécula de ADN se divide durante la replicación semiconservadora y cómo la enzima helicasa actúa como un deslizador de cremallera para separar el ADN por la mitad. La helicasa rompe los enlaces de hidrógeno al igual que la cuña del control deslizante rompe los dientes de una cremallera.

Pero no pudimos hablar sobre cómo se juntan las hebras hijas en la parte superior de la plantilla principal. Entonces, en esta lección, continuaremos con los pasos de la replicación del ADN, y seguiremos pensando que es similar a la forma de una cremallera.

Imagínese si su mejor amigo le diera un lado de una cinta de cremallera y le pidiera que completara la cremallera colocando el otro lado. Pero en lugar de darte una cinta de cremallera completa, ¿qué pasaría si solo te diera un montón de pequeños dientes que no estuvieran conectados entre sí? ¡Tendría mucho trabajo por hacer! Tendría que deslizar esos pequeños dientes de metal entre las ranuras de la cinta de la cremallera uno a la vez hasta completar la mitad opuesta de la cremallera.

Así es como ocurre con la replicación del ADN. Una vez que el ADN original se ha dividido en una bifurcación de replicación, se debe construir una hebra hija en la hebra parental, un nucleótido a la vez. Las ‘manos’ que trabajan para agarrar esos pequeños nucleótidos y colocarlos en sus espacios son en realidad un tipo especial de enzima. La enzima se llama ADN polimerasa .


Una hebra hija se construye sobre la hebra madre un nucleótido a la vez.
Un nucleótido a la vez

ADN polimerasa

ADN polimerasa suena como una palabra muy larga, pero si la desglosas, en realidad tiene mucho sentido y es fácil de recordar. El sufijo – ase simplemente te dice que esta molécula es una enzima o una proteína que ayuda con las reacciones químicas. La palabra “polímero” de raíz se refiere a cualquier molécula grande que esté formada por muchas partes más pequeñas, o monómeros. Y ya sabes que ADN significa ácido desoxirribonucleico. Entonces, si sumas todas las partes de la palabra, puedes ver que la ADN polimerasa es una enzima que ayuda a unir las partes pequeñas de la molécula de ADN. Esas pequeñas partes, por supuesto, son los nucleótidos.

La ADN polimerasa es como un vehículo que transporta los nucleótidos individuales. Construye la hebra hija de ADN de acuerdo con la plantilla establecida por la hebra parental. Por cada citosina, deposita una guanina, y por cada guanina, deposita una citosina. Por cada timina, deposita una adenina, y por cada adenina, deposita una timina. Cada nucleótido hijo está unido, uno a la vez, por la ADN polimerasa.

Ahora, la mayoría de las enzimas, especialmente la ADN polimerasa, son un poco exigentes cuando se trata de hacer su trabajo. Quieren que todas las condiciones sean las correctas y solo ayudarán con una reacción química cuando todo salga bien. El trabajo de la ADN polimerasa es agregar nucleótidos hijos a las bases expuestas de una hebra parental.

Pero como es tan exigente, no solo comenzará a agregar nucleótidos por sí solo. Tiene que unirlos al final de una hebra hija recién sintetizada. Ahora, ¿cómo se supone que funciona? Es como si dijera: ‘No voy a ir de compras hasta que alguien me compre primero’. La ADN polimerasa básicamente se niega a hacer su trabajo hasta que parte de su trabajo ya esté hecho.

RNA Primase y RNA Primer

¿No sería bueno si tuviéramos otro ayudante para resolver este problema? Bueno, afortunadamente, lo hacemos, y es otra enzima más. Se llama ARN primasa . El trabajo de la ARN primasa es crear, o sintetizar, un cebador para que comience la replicación. Primero, espera a que la helicasa de ADN abra una bifurcación de replicación. Luego, se balancea detrás de la helicasa para colocar una imprimación.


La ARN primasa sigue a la ADN helicasa y establece un cebador para prepararse para la replicación.
ARN primasa

¿Qué es una cartilla? Bueno, un cebador es un segmento corto de polinucleótidos que prepara, o prepara, el camino para la replicación del ADN al ayudar a la ADN polimerasa a comenzar a hacer su trabajo. El cebador está hecho de ARN, por lo que se llama cebador de ARN .

Repasemos eso de nuevo porque se vuelve un poco confuso aquí. El cebador de ARN es una hebra corta de ARN que inicia la replicación del ADN. Entonces, ¡el cebador que inicia la replicación del ADN ni siquiera está hecho de ADN! No se confunda acerca de la diferencia entre el cebador de ARN y la primasa de ARN. Nuevamente, la enzima que forma el cebador de ARN se llama ARN primasa. Solo recuerde que el que tiene – ase es el que es la enzima.

Al igual que los buses de ADN polimerasa en los nucleótidos de ADN, los buses de ARN primasa en los nucleótidos de ARN para construir el cebador de ARN. Construye un segmento de ARN de acuerdo con la plantilla, como antes. Por cada citosina, deposita una guanina, y por cada guanina, deposita una citosina. Por cada timina, deposita una adenina, y por cada adenina, deposita una … no, ¡no deposita una timina! Aquí hay un punto donde las cosas son un poco diferentes. Recuerde, estamos hablando de ARN. No hay timina en el ARN. En cambio, establece un uracilo.

Este segmento de ARN solo puede obtener unos 10 nucleótidos mucho antes de que la ADN polimerasa se sienta lista para comenzar a formar ADN. Entonces, finalmente se pasa al cebador de ARN y comienza a unir los nucleótidos de ADN reales que se convertirán en la hebra hija. El cebador de ARN ya no es necesario una vez que la ADN polimerasa está haciendo su trabajo. Entonces, en realidad se quita, y luego, la ADN polimerasa regresará y se asegurará de que ese lugar esté lleno de ADN.

Revisión de enzimas


La ARN primasa deposita un uracilo por cada adenina, ya que el ARN no tiene timina.
Uracil

A medida que aprende sobre estas enzimas, es fácil confundirse acerca de qué enzima tiene qué función realizar. La terminología científica puede empezar a sonar igual. Así que recuerde, generalmente hay una pista sobre el trabajo que realizan dentro del nombre de la enzima. Por ejemplo, la ADN polimerasa es responsable de fabricar un polímero de ADN y la ARN primasa es responsable de hacer un cebador a partir de ARN.

Ahora sé que hice que la ADN polimerasa sonara como un vagabundo quisquilloso y perezoso, pero en realidad es una enzima bastante eficiente. Recuerde que tiene que sintetizar esa cadena hija de ADN mediante las reglas del apareamiento de bases complementarias. Si comete un error al emparejar mal una base, como unir citosina a adenina, por ejemplo, eso podría causar una mutación dañina o incluso mortal. Afortunadamente, los emparejamientos incorrectos solo ocurren en aproximadamente uno de cada mil millones de nucleótidos.

Para los emparejamientos incorrectos que ocurren, la ADN polimerasa regresa para un paso de revisión y corrige todos los errores. Incluso verificará cualquier daño que pueda haber sido causado por la radiación, como la luz ultravioleta y los rayos X. Este tipo de daño puede repararse mediante la ADN polimerasa y otras enzimas que tenemos en nuestro cuerpo. Entonces, realmente, la ADN polimerasa es una enzima valiosa.

Resumen de la lección

Lo crea o no, hay aún más cosas que comprender sobre la replicación del ADN antes de que podamos completar el cuadro. Pero por ahora, resumamos lo que hemos aprendido en esta lección. La ADN polimerasa es la enzima responsable de agregar los nucleótidos hijos a la cadena de ADN original. Para ayudarlo a comenzar en su proceso, se construye un cebador de ARN sobre la hebra madre en la base de la bifurcación de replicación. La enzima responsable de construir ese cebador de ARN es la ARN primasa . Una vez que la ADN polimerasa ha comenzado la replicación, se elimina el cebador de ARN y la cadena hija finalmente se completa de un extremo al otro.

Resultado de aprendizaje

Podrá describir las funciones de la ADN polimerasa, el cebador de ARN y la ARN primasa en el proceso de replicación del ADN al final de esta lección en video.

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