Apuntes
Replicacion en eucariotas
Contenido del apunte (5)
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Es similar a la de los procariontes, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora que sintetiza de manera continua y la retardada de
forma discontinua con fragmentos de Okazaki.
Sin embargo, la replicación en eucariotas presenta ciertas peculiaridades:
El ADN de los eucariontes está fuertemente
asociado a los octámeros de histonas, en
forma de nucleosomas, por lo que además de
replicarse el ADN, deben duplicarse también
las histonas. Al parecer, tanto los nuevos
nucleosomas como los antiguos se reparten de
manera aleatoria entre las dos nuevas hebras
hijas: en la retardada y en la conductora.
La longitud del ADN de un cromosoma
eucariótico es mucho mayor que el ADN
bacteriano, de ahí que no haya un único origen
de replicación. Para que el proceso sea más
rápido, existen numerosas burbujas de
replicación a lo largo de cada cromosoma.
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CORRECCIÓN DE ERRORES
La actividad de la ADN polimerasa debe ser exacta, rápida y fiel, ya que la vida entera
y su continuidad de generación en generación dependen de la exactitud y precisión
con que se transmite la información, es decir de la fidelidad de la duplicación del
ADN.
La selección de nucleótidos por la ADN polimerasa y su actividad autocorrecctora,
constituyen mecanismos de prevención de errores, pero aún así se comete un error
de apareamiento por cada 10 millones de bases.
Esta precisión podría resultar suficiente para una bacteria, cuyo genoma contiene 3
millones de pares de bases, pero resulta insuficiente para el genoma humano que
contiene 3.109
pares de bases.
Un error por cada 10 millones de bases supondría 300 equivocaciones en cada
duplicación del ADN humano, y teniendo en cuenta que durante el desarrollo
embrionario a partir del zigoto el genoma humano se duplica casi mil millones de
veces, se produciría una acumulación del trescientos mil billones de errores, lo que
evidentemente, es incompatible con la vida, ya que la formación inicial se perdería
pronto como consecuencia de las divisiones celulares.
Por ello, para aumentar todavía más la precisión de la duplicación, existe una
maquinaria enzimática que corrige los posibles errores cometidos por el ADN
polimerasa en ADN recién sintetizados (corrección postreplicativa), con lo que la
exactitud de la réplica alcanza la increíble perfección de un error por cada diez mil
millones de bases (1010). Esta corrección se realiza por medio de un conjunto de
enzimas agrupados en un complejo multienzimático que detecta el nucleótido mal
emparejado, lo elimina y regenera la secuencia correcta, del siguiente modo:
Para detectar el nucleótido mal emparejado,
el aparato de corrección debe reconocer la
cadena recién sintetizada, donde se
encuentra el error y diferenciarla de la
cadena molde. Ambas cadenas son
complementarias, pero mientras que la
cadena molde tienen metiladas las
adeninas de las secuencias GATC, existe
un lapso de tiempo durante el cual las
adeninas de estas secuencias en la cadena
réplica aparecen sin metilar, y es en este
intervalo cuando actúa el complejo
multienzimático y detecta los posibles
errores.
La eliminación se realiza mediante una
endonucleasa que corta el segmento en el
lugar donde se encuentra el error.
Por último, la secuencia correcta se
regenera cuando la ADN polimerasa I
rellena el hueco utilizando como molde la
cadena original, y por último una ligasa unirá
los fragmentos.
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TELÓMEROS: ENVEJECIMIENTO Y MUERTE CELULAR
Los cromosomas eucariotas son lineales y presentan en sus extremos unas regiones,
denominadas telómeros constituidas por secuencias repetitivas del tipo
TTAGGGTTAGGG….Cuando se replica el ADN lineal, los extremos 5’ de los
telómeros, no pueden ser replicados.
Cuando se elimina el ARN cebador del extremo 5’ de cada una de las hebras recién
sintetizadas, el hueco que queda no lo pueden rellenar los enzimas ADN
polimerasas, porque no encuentran extremos hidroxilo libres sobre los que añadir
nuevos nucleótidos.
La imposibilidad de replicar los extremos de cada cromosoma da lugar a que el
telómero se vaya acortando en cada ciclo de replicación, hasta llegar a una
cantidad crítica. Esta pérdida deja al descubierto los extremos de los cromosomas
que se unen unos a otros produciéndose la imposibilidad de replicación. Este
acortamiento de los telómeros está relacionado con el envejecimiento celular y la
muerte programada o apoptosis de las células.
El acortamiento de los telómeros, puede
ser remediado mediante una enzima, la
telomerasa, que repara el daño y hace
a las células inmortales, es el caso de
las células embrionarias y tumorales.
La telomerasa es una
ribonucleoproteina que actúa como
trasncriptasa inversa (sintetiza ADN a
partir de un molde de ARN), ya que
tienen una hebra de ARN con la
secuencia apropiada para actuar como
molde para la síntesis de la secuencia
telomérica de ADN que se añade en los
extremos 3’ de cada cromosoma para
evitar su acortamiento en cada proceso
de duplicación.
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AGENTES MUTAGÉNICOS
El ADN es un compuesto que se encuentra sometido continuamente a las agresiones
de sustancias químicas, tanto de nuestro propio metabolismo como del exterior.
También es alterado por agentes físicos.
EFECTO DE LA TEMPERATURA. Las células humanas por el mero hecho de
encontrarse a 37º, pierden diariamente y de forma espontánea unas 5.000 bases
púricas (A y G) en un proceso que implica la rotura del enlace N-glucosídico
denominado despurinización.
EFECTO DE LOS RAYOS ULTRAVIOLETA DE LA RADIACIÓN SOLAR. Esta
radiación induce la formación de enlaces covalentes
entre dos bases pirimidínicas sucesivas en la misma
cadena, lo que da lugar a dímeros de timina y de
citosina; como consecuencia se rompen los puentes
de hidrógeno que mantenían con sus bases
complementarias y la doble hélice se desorganiza
alrededor de los dímeros. Estos dímeros pueden
repararse fotoquímicamnete, pues las células poseen
unas enzimas que pueden activarse por la acción de
la luz ultravioleta.
METABOLITOS REACTIVOS. Algunos residuos del metabolismo, sobre todo los
radicales libres derivados del oxígeno, son compuestos altamente reactivos y
capaces de inducir lesiones en el ADN.
RADIACIONES IONIZANTES. Se conocen con este nombre a determinadas
radiaciones electromagnéticas de longitud de onda muy corta y por ello altamente
energéticas, como los rayos γ (gamma) y los rayos X y los flujos de neutrones
y protones originados en los reactores nucleares, que al colisionar con los
átomos y las moléculas que encuentran en su camino, los transforman en iones y
radicales muy reactivos, capaces de atacar a numerosas moléculas de las
células, entre ellas el ADN, produciendo la rotura de sus cadenas. Las consecuencias derivadas de su acción dependen de la intensidad de la radiación
y del tiempo de exposición, ya que sus efectos son acumulativos. Si la radiación es
muy intensa, llegan a romperse los cromosomas y se produce la muerte celular.
Son más sensibles las células que s encuentran en división que las que no se dividen;
por ello cuando se aplica radioterapia en el tratamiento contra el cáncer, la radiación
destruye preferentemente a las células cancerosas, que están continuamente
dividiéndose, y deja intactas las restantes células del organismo. Si la radiación afecta
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a una mujer embarazada, se producen mutaciones de ADN en el feto que pueden
ocasionar la parición de malformaciones en el recién nacido, de ahí que nunca se
utilicen rayos X como método de exploración en las mujeres gestantes.
RADIACIÓN CORPUSCULAR: PARTÍCULAS α y β. Son las partículas que se
emiten en los procesos de desintegración de isótopos radiactivos, y sus efectos
sobre el ADN son similares a los producidos por las radiaciones rayos o los rayos
X, que ocasionan la rotura de las cadenas de ADN. El caso más grave fue el
sucedió en el accidente nuclear de Chernóbil.
SUSTANCIAS QUIMICAS. Constituyen una auténtica legión de sustancias,
habitualmente utilizadas y que nos rodean.
El benzopireno y otros hidrocarburos policíclicos, que son moléculas planas
que al intercambiarse entre los pares de bases establecen puentes, mediante
enlaces covalentes, entre las dos hebras de ADN. El ácido nitroso, que provoca
la desaminación de la citosina y la adenina. Los agentes alquilantes como el gas
mostaza, que introducen grupos metilo, etilo… en las bases del ADN y alteran la
replicación.
Como la mayoría de estos agentes mutagénicos favorecen el desarrollo de
tumores carcinógénicos.
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Un video sobre la replicacion en eucariotas.
Información
- Descripción
- Aqui se detallan las principales implicaciones en el proceso de replicacion en eucariotas.
- Creado por
- Manuel Alfonso Ruiz Ramos
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