¿Qué es la horquilla de replicación?
La horquilla de replicación es el punto en el que ocurre la replicación del ADN, también recibe el nombre de punto de crecimiento. Tiene forma de Y, y a medida que transcurre la replicación, la horquilla se va desplazando por la molécula de ADN.
La replicación del ADN es el proceso celular que involucra la duplicación del material genética en la célula. La estructura del ADN es una doble hélice, y para poder replicar su contenido debe abrirse. Cada una de las hebras formará parte de la nueva cadena de ADN, ya que la replicación es un proceso semiconservativo.
La horquilla de replicación se forma justamente entre la unión entre las cadenas de plantilla o molde recién separadas y el ADN dúplex que aún no se ha duplicado. Al iniciar la replicación del ADN, uno de las hebras puede ser duplicada fácilmente, mientras que la otra cadena enfrenta un problema de polaridad.
La enzima encargada de polimerizar la cadena – la ADN polimerasa – solo sintetiza la hebra de ADN en dirección 5´-3´. Así, una hebra es continua y la otra sufre una replicación discontinua, generando fragmentos de Okazaki.
Índice del artículo
- 1 Replicación del ADN y horquilla de replicación
- 2 La replicación del ADN es semiconservativa
- 3 El problema de la polaridad
- 4 Referencias
El ADN es la molécula que guarda la información genética necesaria de todos los organismos vivos – con excepción de algunos virus.
Este enorme polímero compuesto por cuatro nucleótidos diferentes (A, T, G y C) reside en el núcleo de los eucariotas, en cada una de las células que componen los tejidos de estos seres (excepto en los glóbulos rojos maduros de mamíferos, que carecen de núcleo).
Cada vez que una célula se divide, el ADN debe replicarse para poder originar una célula hija con material genético.
La replicación puede ser unidireccional o bidireccional, dependiendo de la formación de la horquilla de replicación en el punto de origen.
Lógicamente, en el caso de la replicación en una dirección se forma solamente una horquilla, mientras que en la replicación bidireccional se forman dos horquillas.
Para este proceso, es necesaria una maquinaria enzimática compleja, que trabaje rápidamente y que pueda replicar el ADN de manera precisa. Las enzimas más importantes son la ADN polimerasa, la ADN primasa, ADN helicasa, ADN ligasa y la topoisomerasa.
La replicación del ADN no inicia en cualquier lugar aleatorio de la molécula. Existen regiones específicas en el ADN que marcan el inicio de la replicación.
En la mayoría de las bacterias, el cromosoma bacteriano tiene un solo punto de inicio rico en AT. Esta composición es lógica, ya que facilita la apertura de la región (los pares AT están unidos por dos puentes de hidrógeno, mientras que el par GC por tres).
A medida que el ADN empieza a abrirse, se forma una estructura en forma de Y: la horquilla de replicación.
La ADN polimerasa no puede empezar la síntesis de las cadenas hijas desde cero. Necesita de una molécula que posea un extremo 3´para que la polimerasa tenga donde empezar a polimerizar.
Este extremo libre 3´ lo ofrece una pequeña molécula de nucleótidos llamada primer o cebador. El primero actúa como una especie de gancho para la polimerasa.
Con el transcurso de la replicación, la horquilla de replicación tiene la capacidad de movilizarse a lo largo del ADN. El paso de la horquilla de replicación deja dos moléculas de ADN simple banda que dirigen la formación de las los moléculas hijas doble banda.
La horquilla puede avanzar gracias a la acción de las enzimas helicasas que van desenrollando la molécula de ADN. Esta enzima rompe los puentes de hidrógeno entre los pares de bases y permite el desplazamiento de la horquilla.
La replicación se da por terminada cuando las dos horquillas se encuentran a 180 °C del origen.
En este caso, hablamos de como fluye el proceso de replicación en las bacterias y es necesario destacar todo el proceso de torsión de la molécula circular que implica la replicación. Las topoisomerasas tienen un papel relevante en el desenrollamiento de la molécula.
¿Te has preguntado cómo ocurre la replicación en el ADN? Es decir, de la doble hélice debe surgir otra doble hélice, pero ¿cómo ocurre? Durante varios años, esta fue una interrogante abierta entre los biólogos. Podían existir varias permutaciones: dos hebras viejas juntas y dos nuevas juntas, o una hebra nueva y una vieja para formar la doble hélice.
En 1957, esta pregunta fue resuelta por los investigadores Matthew Meselson y Franklin Stahl. El modelo de replicación propuesto por los autores fue el semiconservativo.
Meselson y Stahl plantearon que el resultado de la replicación son dos moléculas de doble hélice de ADN. Cada una de las moléculas resultantes está compuesta por una hebra vieja (proveniente de la molécula madre o inicial) y una hebra nueva recién sintetizada.
La hélice de ADN está formada por dos cadenas que corren de manera antiparalela: una va en sentido 5´-3´ y otra 3´-5´.
La enzima más destacada del proceso de replicación es la ADN polimerasa, que se encarga de catalizar la unión de los nuevos nucleótidos que serán añadidos a la cadena. La ADN polimerasa solo puede extender la cadena en dirección 5´-3´. Este hecho dificulta la duplicación simultánea de las cadenas en la horquilla de replicación.
¿Por qué? La adición de los nucleótidos ocurre en el extremo libre 3´donde se encuentra un grupo hidroxilo (-OH). Así, solo una de las cadenas puede ser amplificada fácilmente por la adición terminal del nucleótido al extremo 3´. A esta se le denomina hebra conductora o continua.
La otra hebra no puede elongada, porque el extremo libre es el 5´ y no el 3´ y ninguna polimerasa cataliza la adición de nucleótidos al extremo 5´. El problema se resuelve con la síntesis de múltiples fragmentos cortos (de 130 a 200 nucleótidos), cada uno en la dirección normal de la replicación de 5´ a 3´.
Esta síntesis discontinua de fragmentos, finaliza con la unión de cada uno de las partes, reacción catalizada por la ADN ligasa. En honor al descubridor de este mecanismo, Reiji Okazaki, los pequeños segmentos sintetizados se denominan fragmentos de Okazaki.
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