Replicacion en eucariotas

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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.

https://www.youtube.com/watch?v=YTNqC6NCuN0 (Enclavar)