REPLICACIÓN del ADN | Biología Molecular 1/4

Summary

El guion ofrece una introducción al concepto de la 'replicación del ADN', parte fundamental del dogma central de la biología molecular. Se explica cómo el ADN se replica para generar dos células hijas idénticas a la madre, pasando por fases como la transcripción y la traducción. Se describe el proceso de mitosis y la importancia de la interfase, donde se duplica el material genético. Detalla la replicación en sí, desde la apertura de la cadena helicoidal hasta la síntesis de nuevas cadenas, incluyendo los roles de las enzimas topoisomerasa, helicasa y ADN polimerasa, así como la síntesis de fragmentos de Okazaki y su unión para formar la cadena retardada.

Takeaways

• 📚 El dogma central de la biología molecular establece que el ADN es el reservorio genético principal y se replica para perpetuar la vida.
• 🧬 La replicación del ADN implica la síntesis de dos moléculas de ADN exactamente iguales a partir de una molécula original.
• 🔄 La transcripción es el proceso de convertir porciones de ADN en ARN, que luego se traduce en proteínas.
• 🔍 La replicación del ADN ocurre durante la fase S de la interfase del ciclo celular.
• ⚛️ El ADN está compuesto por dos hebras antiparalelas y complementarias que se separan y actúan como moldes para la síntesis de nuevas hebras.
• 🧩 Las burbujas de replicación se forman en múltiples sitios del ADN, facilitando la duplicación simultánea.
• 🔗 Las enzimas clave en la replicación del ADN incluyen la helicasa, que rompe los puentes de hidrógeno, y la topoisomerasa, que alivia la tensión en las cadenas.
• 🖇️ Las proteínas de replicación mantienen abierta la horquilla de replicación permitiendo la síntesis de nuevas hebras.
• 🛠️ La ADN polimerasa sintetiza nuevas cadenas de ADN en dirección 5' a 3' usando un cebador de ARN como inicio.
• 🔄 La hebra líder se sintetiza de manera continua, mientras que la hebra retardada se sintetiza en fragmentos de Okazaki, que luego son unidos por la ligasa.

Q & A

¿Qué es el dogma central de la biología molecular y cómo se relaciona con la replicación del ADN?

El dogma central de la biología molecular es una creencia establecida que indica que el ADN es el gran reservorio genético y que debe ser replicado para perpetuar la vida. La replicación del ADN es el proceso por el cual se sintetizan dos moléculas idénticas a partir de una molécula original de ADN.

¿Cuáles son las tres fases principales del proceso de replicación del ADN?

Las tres fases principales del proceso de replicación del ADN son la iniciación, la elongación y la terminación. La iniciación implica la apertura de las cadenas de ADN, la elongación es la síntesis de nuevas cadenas y la terminación es el cierre de las mismas.

¿Qué es la transcripción y cómo se relaciona con la replicación del ADN?

La transcripción es el proceso por el cual se transcribieron porciones del ADN en ARN. Este proceso es necesario para que luego, con diferentes tipos de ARN, se pueda realizar la traducción de proteínas, es decir, la traducción del formato ARN a formato peptídico.

¿Qué ocurre durante la interfase G1, S y G2 en el ciclo celular?

Durante la interfase G1, el célula prepara el material necesario para la siguiente fase. En la interfase S, se produce la duplicación del material genético. La interfase G2 es la preparación para la división celular, donde se comprueba la integridad del material genético duplicado.

¿Cómo se dividen las dos hebras de ADN durante la replicación?

Durante la replicación, las dos hebras de ADN se dividen de tal manera que una hebra se utiliza como molde para la síntesis de una nueva hebra complementaria. Esto ocurre en ambos sentidos, resultando en dos moléculas de ADN idénticas cada una.

¿Qué son las burbujas de replicación y cómo se forman?

Las burbujas de replicación son regiones en el ADN donde se inicia el proceso de replicación. Se forman en diferentes sectores del ADN y no solo en un sitio, lo que permite que la replicación comience simultáneamente en múltiples puntos.

¿Qué rol desempeñan las hebras directas y retrasadas en la replicación del ADN?

La hebra directa se sintetiza de forma continua, mientras que la hebra retrasada se sintetiza en pequeños fragmentos llamados fragmentos de Okazaki que luego son unidos. La diferencia entre ellas depende del sentido y dirección de la replicación en el sector de la burbuja de replicación.

¿Qué función cumplen las topoisomerasa en la replicación del ADN?

Las topoisomerasa tienen la función de aliviar la tensión entre las cadenas del ADN, que están unidas mediante puente hidrógeno, permitiendo así la apertura de las cadenas para la replicación.

¿Cuál es la función de la enzima helicasa en el proceso de replicación del ADN?

La helicasa es la enzima que rompe los puentes hidrógenos y abre las cadenas de ADN, determinando el vértice de la horquilla y preparando el ADN para la replicación.

¿Qué es la ARN polimerasa dependiente de ADN y cómo funciona?

La ARN polimerasa dependiente de ADN es una enzima que inicia la síntesis del primer bloque de ARN, utilizando un molde de ADN. Es el primer paso en la replicación del ADN, donde se sintetiza un primer segmento de ARN que actúa como cebador para la síntesis de la cadena completa.

¿Cómo se unen los fragmentos de Okazaki en la hebra retrasada?

Los fragmentos de Okazaki se unen mediante la acción de la enzima ligasa, que realiza un enlace fosfodiester entre el último nucleótido de una cadena y el primero de la otra, completando así la hebra retrasada.

Outlines

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🧬 Introducción a la Replicación del ADN

El primer párrafo introduce el concepto de la replicación del ADN como parte del 'dogma central' de la biología molecular. Se describe que el ADN es el gran reservorio genético y que su replicación es esencial para la perpetuación de la vida, dando lugar a dos moléculas idénticas. Se menciona el proceso de transcripción y traducción, que son pasos posteriores a la replicación, permitiendo la síntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ADN. Además, se explica brevemente la importancia de la replicación en el ciclo celular, incluyendo la mitosis y las fases de la interfase donde se produce la duplicación del material genético.

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🔬 Proceso de Replicación del ADN

El segundo párrafo detalla el proceso de replicación del ADN, destacando cómo se inicia en múltiples sitios a lo largo de la molécula, dando lugar a 'burbujas de replicación'. Se describe cómo se separan las dos hebras del ADN, y cómo se utilizan como moldes para sintetizar nuevas hebras complementarias. Se menciona la diferencia entre las 'hebras directas' y 'hebras retardadas', y cómo se sintetizan de manera paralela en ambos sentidos, pero con diferencias en la dirección de síntesis dependiendo de la ubicación dentro de la burbuja de replicación. Además, se discute la participación de diferentes enzimas y proteínas en la preparación y el mantenimiento de la apertura de la 'horquilla' de replicación.

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🛠 Enzimas y Proteínas en la Replicación del ADN

El tercer párrafo se enfoca en las enzimas y proteínas involucradas en la replicación del ADN. Se nombra a la 'ARN polimerasa dependiente de ADN', que es responsable de la síntesis inicial de ARN y el uso de este como plantilla para la síntesis del primer segmento de ADN. Se describen las funciones de las diferentes polimerasas, como la alfa, delta y beta, en la extensión de la cadena de ADN y la corrección de errores. Se destaca la síntesis de fragmentos de Okazaki en la hebra retardada y cómo son unidos por la enzima ligasa para completar la replicación. El párrafo concluye con la síntesis continua y la eventual colisión con otras burbujas de replicación, marcando el final del proceso de duplicación del ADN.

Keywords

💡Replicación de ADN

La replicación de ADN es el proceso mediante el cual una molécula de ADN se duplica para formar dos moléculas idénticas. Este proceso es crucial para la perpetuación de los seres vivos, ya que garantiza que cada célula hija reciba una copia completa del material genético. En el video, se explica cómo se separan las hebras de ADN y se sintetizan nuevas hebras complementarias, resultando en dos moléculas de ADN idénticas a la original.

💡Dogma central de la biología molecular

El dogma central de la biología molecular describe el flujo de información genética en las células, que va del ADN al ARN y finalmente a las proteínas. Este dogma establece que el ADN actúa como el reservorio genético, el ARN como el mensajero y las proteínas como los productos funcionales. En el video, se introduce este concepto para explicar el contexto de la replicación, transcripción y traducción de ADN.

💡Transcripción

La transcripción es el proceso en el cual se copia una secuencia de ADN en una molécula de ARN mensajero (ARNm). Esta etapa es crucial para la síntesis de proteínas, ya que el ARNm lleva la información genética desde el núcleo hasta el ribosoma, donde se realiza la traducción. En el video, se menciona la transcripción como el paso intermedio entre la replicación del ADN y la síntesis de proteínas.

💡Traducción

La traducción es el proceso mediante el cual la secuencia de nucleótidos del ARNm se convierte en una secuencia de aminoácidos para formar una proteína. Este proceso ocurre en el ribosoma y es esencial para la expresión de los genes. En el video, se explica cómo la información del ARNm se traduce a proteínas, completando así el flujo de información del dogma central.

💡Burbuja de replicación

Una burbuja de replicación es una estructura que se forma en el ADN cuando se abre para permitir la replicación. Contiene dos horquillas de replicación y es el sitio donde las enzimas y proteínas necesarias para la replicación se ensamblan y actúan. En el video, se describe cómo las burbujas de replicación se forman en múltiples sitios a lo largo del ADN y se expanden hasta encontrarse unas con otras.

💡Horquilla de replicación

La horquilla de replicación es la estructura en forma de Y que se forma cuando se desenrolla el ADN durante la replicación. Es el sitio donde las nuevas hebras de ADN se sintetizan utilizando las hebras originales como molde. En el video, se menciona cómo las horquillas delimitan las burbujas de replicación y son esenciales para el proceso de duplicación del ADN.

💡Hebra líder y hebra rezagada

Durante la replicación del ADN, la hebra líder se sintetiza de manera continua en la dirección 5' a 3', mientras que la hebra rezagada se sintetiza de manera discontinua en fragmentos cortos llamados fragmentos de Okazaki. En el video, se explica cómo la dirección de síntesis de las hebras afecta la replicación y cómo la hebra rezagada requiere más tiempo para completarse debido a su síntesis fragmentada.

💡Topoisomerasa

La topoisomerasa es una enzima que ayuda a aliviar la tensión en las hebras de ADN al cortar y volver a unir las hebras, permitiendo que se desenrollen sin causar demasiada tensión. En el video, se menciona cómo las topoisomerasas facilitan el proceso de replicación al reducir las tensiones que se generan cuando se abre la doble hélice del ADN.

💡Helicasa

La helicasa es una enzima que desenrolla la doble hélice del ADN rompiendo los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, permitiendo que las hebras se separen para la replicación. En el video, se explica cómo la helicasa inicia la formación de la horquilla de replicación y prepara el ADN para la síntesis de nuevas hebras.

💡Fragmentos de Okazaki

Los fragmentos de Okazaki son pequeños segmentos de ADN sintetizados en la hebra rezagada durante la replicación. Estos fragmentos se unen posteriormente por la enzima ligasa para formar una hebra continua. En el video, se describe cómo estos fragmentos son necesarios debido a la dirección discontinua de la síntesis de la hebra rezagada.

Highlights

El dogma central de la biología molecular establece que el ADN actúa como el gran reservorio genético y es esencial para la replicación del ser vivo.

La replicación del ADN implica la síntesis de dos moléculas idénticas a partir de una molécula original.

El proceso de transcripción es clave para la síntesis de ARN a partir de porciones específicas del ADN.

La traducción es el proceso por el cual se transforma el ARN en proteínas, siguiendo el código genético.

La replicación del material genético es fundamental para la generación de dos células hijas idénticas a la madre.

La mitosis es el punto máximo del ciclo celular donde se divide la célula en dos células hijas.

La interfase del ciclo celular incluye fases G1, S y G2, donde se produce la duplicación del material genético.

La replicación del ADN comienza con la separación de las dos hebras paralelas y complementarias, utilizando una como molde para la otra.

La burbuja de replicación es el sitio de inicio de la replicación del ADN, donde se ubican enzimas y proteínas clave.

Las topoisomerasa desatan la tensión entre las cadenas del ADN, facilitando su replicación.

La enzima helicasa rompe los puentes hidrógenos para abrir las cadenas del ADN y prepararlas para la replicación.

Las proteínas de replicación mantienen abierta la horquilla de replicación para permitir la síntesis del nuevo ADN.

La ARN polimerasa dependiente de ADN (primase) es necesaria para sintetizar un bloque inicial de ARN que actúa como cebador para la síntesis de ADN.

La polimerasa alfa inicia la síntesis del ADN, seguida por la polimerasa delta que extiende la cadena y verifica la precisión.

La polimerasa beta es única en la replicación ya que corrige errores simultáneamente a la síntesis del ADN.

Los fragmentos de Okazaki son pequeños segmentos de ADN sintetizados en la hebra retardada que luego son unidos por la enzima ligasa.

La unión de los fragmentos de Okazaki completa la hebra retardada, asegurando que ambas hebras del nuevo ADN sean idénticas.

La participación del ADN ligase es crucial para unir los fragmentos de Okazaki y completar la replicación del ADN.

Transcripts

[Música]

hoy nos encontramos para hablar de

replicación de adn para eso antes

tenemos que hacer una leve introducción

para entender lo que es el dogma central

de la biología molecular un dogma que

una creencia que está establecida en ese

determinado periodo de tiempo y lugar el

dogma central de la biología molecular

dice que vamos a tener adn y este va a

ser el gran reservorio genético donde

para poder perpetuar ese ser vivo se va

a tener que replicar el sea de ese

proceso que conocemos como replicación o

duplicación donde sintetizamos a partir

de una molécula de adn dos moléculas

exactamente iguales de adn el dogma

sigue con lo que es el proceso de

transcripción que prácticamente es

transcribir determinadas porciones de

adn

en lo que denominamos formato a rm esto

va a permitir que luego con diferentes

tipos de arn ejemplificando ahora

mensajero transcripción al ribosoma no

se va a poder realizar lo que es la

traducción de una determinada proteína o

sea vamos a poder traducir del formato

arn a formato por y peptídicos y

realizar una determinada proteína la

replicación lo que trata es duplicar el

material genético para poder generar dos

células hijas exactamente iguales a esa

madre con la misma cantidad de material

genético revolvemos el ciclo celular

donde tenemos la mitosis y donde es el

punto máximo que todos estudiamos n se

divide la célula y luego tenemos la

interfase con la región

g1 la interfase s y la g2 en la

interfase ese es donde ocurre la

duplicación de material genético en

forma simple lo que ocurre es lo

siguiente vamos

tener una molécula de adn acá tenemos

una porción en donde vemos una hebra y

otra hebra fíjense cómo son andy

paralelas y complementarias donde se va

a dividir estas dos hebras y se van a

tomar como molde una por un lado y otra

por otro lado se va a realizar una copia

que sea complementaria en ambos casos y

así vamos a tener concluido dos

moléculas exactamente iguales donde la

única diferencia es que una de estas

hebras en este caso esta que tiene color

y esta son más viejas entre comillas y

esta y estas son más nuevas

ahora tanto esta molécula como estas son

exactamente iguales entre ellas y son

exactamente iguales a esa molecular

original

ahora vamos a ver lo que ocurre en la

replicación con un poco menos de aumento

acá tenemos una porción de adn vamos a

ver que tenemos una de las hebras en

sentido 5 prima y otra también en 5

primas pero obviamente inverso acá va a

iniciar la replicación en los sitios

donde arranca la replicación se denomina

burbuja de replicación estas burbujas se

ubican en diferentes sectores del adn no

arranca en un solo sitio sino que harán

que en muchos sitios simultáneamente y

luego van a empezar a equivocarse unas

con otras y así va a culminar teniendo

la duplicación de la molécula la burbuja

de replicación vamos encontrar los dos

sitios este sector que es una horquilla

y este sector que es otro orgullo o sea

que dos horquillas de replicación me van

a delimitar una burbuja de replicación

cuando se abre esa burbuja acá se van a

ubicar las diferentes enzimas y

proteínas que van a mediar en el proceso

de replicación iba a ir comenzando se a

replicar tanto en un sentido como en

otro sentido

las enzimas van a trabajar en sentido 5

prima hacia 3 prima o sea que van a usar

de molde una hebra 3 prima a 5 prima

como vemos acá en la imagen tenemos una

hebra superior y una hebra inferior

sobre la hebra inferior en este extremo

3 prima va a comenzar a sintetizar se lo

que va a dirigirse hacia aquel sentido y

va a continuar hasta encontrarse con el

extremo que todavía está cerrado de la

hebra en la hebra superior va a ocurrir

lo contrario va a comenzar acá a

sintetizar se iba a dirigirse hacia el

otro extremo ahora vamos a observar que

la replicación va a continuar se tanto

en este sentido como también en este

otro sentido si analizamos únicamente

uno de estos extremos por ejemplo éste

vamos a observar que esta obra se va a

ir abriendo entonces en un determinado

sector nos va a quedar esta hebra nueva

sintetizada con el comienzo de la

superior y con la prolongación de este

inferior

ahora fíjense que lo que tenemos este

extremo que antiguamente estaba cerrado

se fue abriendo en dos tenemos todo este

nuevo sector para sintetizar acá abajo

vamos a traer este conjunto de enzimas

que trabajan en sentido 5 prima tres

primas y van a utilizar de molde el 3 a

5 por el de este pequeño fragmento que

está acá tiene un sentido 5 prima 3

prima y va a poder seguir sintetizando

esto de forma directa sin ningún

problema vamos a observar que esa

síntesis va a continuar de forma directa

hasta que ese choque de nuevo en el

extremo ahora que ocurre con la hebra

superior la hebra superior

también en sentido cinco prima tres

primas lo que ocurre el sentido general

de la replicación se está dirigiendo

hacia que el sentido por ende la

síntesis de esa hebra se tiene que

dirigir hacia allá pero la esencia y más

trabajar en aquel sentido acá es cuando

van a comenzar a sintetizarse en su

sentido correspondiente pero de a pasos

entonces va a haber un grupo de cimas

que van a venir acá luego se van a

desacoplar y van a comenzar a sintetizar

se acá luego se van a desacoplar y hace

una nueva síntesis y así van a ir

avanzando en aquel sentido pero

respetando su sistema de operación 5

prima tres primas si observamos esto

vamos a encontrar que esta hebra nos

quedó directa y la hebra superior al

hacerlo en fragmentos va a llevar más

tiempo por ende se la denomina hebra

retardada o retrasada

ahora si analizamos lo que ocurre en

este sector si imaginemos que acá lo que

hicimos fue extender hacia el otro

sentido de la molécula de adn esta hebra

superior va a ir de forma directa

mientras que la inferior ahora es la que

sus enzimas trabajan en aquel sentido

pero el sentido general de replicación

es hacia aquel sentido entonces vamos a

ver que las enzimas van a trabajar así

acá podemos observar bien como esta

hebra va a ser la directa mientras que

el inferior va a ser la retardada o

así que no hay una dicotomía

de hebra superior e inferior directa

retrasada sino depende en qué sector de

la burbuja nos encontremos y en qué

sentido y dirección tiene de replicación

y así nos va a quedar un determinado

sector medial en la burbuja donde en la

hebra superior de casi un sentido va a

ser directo pero hacia el otro sentido

retardada mientras que en la hebra

inferior sintetizada de acá hacia un

determinado sentido va a ser retardada y

de acá si el otro sentido va a ser

directa

ahora vamos a analizar un poco más en

profundidad qué ocurre con la mecánica

de réplica toria para eso vamos a

analizar las diferentes enzimas

por un lado tenemos las topoisomerasa

las topoisomerasa lo que hacen es

aliviar tensión entre las cadenas como

saben las hebras del adn están unidas

unas a otras mediante un puente

hidrógeno las propulsión grandes lo que

hacen es se ubican en el medio el puente

hidrógeno es un tipo de enlace débil y

están a una determinada distancia las

bases nitrogenadas para que se pueda

generar ese puente hidrógeno la

topoisomerasa como es una proteína

grande se ubica en el medio y están

siendo esas cadenas genera de esta forma

que se alivien las tensiones por otro

lado tenemos la de mi casa la casa lo

que hace es como observan acá es romper

los puentes hidrógenos directamente

rompe esto permite que se pueda abrir la

cadena por ende la él y casa me

determina el vértice de la horquilla

acá tenemos representado uno de los

extremos o sea una horquilla del otro

lado vendría otra horquilla y en su

conjunto formarían la burbuja de

replicación por otro lado tenemos las

rr.pp a las proteínas de replicación

estas proteínas lo que hacen es se

ubican por fuera de la cadena de adn

luego de que la el icas a romper los

puentes hidrógenos y de esta forma

mantienen abierta la horquilla de

replicación esta primera etapa la

podemos llamar preparatoria para la

replicación fíjense que estas tres

enzimas no van a sintetizar sino que

preparan la molécula de adn para que

puedan trabajar las enzimas a

continuación vamos a tener un conjunto

de encima por un lado tenemos la primera

como nombre de pila el nombre completo

sería arn polimerasa dependiente de adn

en este caso la prima estaba sintetizar

un primero bloque de arn

de unos 10 nucleótidos basándose en un

molde de adn esto se debe a que no se

puede sintetizar adn a partir de adn de

él sino que se requiere un primer

bosquejo en la rm y ahí continúa la

extensión de la cadena la primera lo que

va a hacer es el primer sector de 10

aminoácidos que se lo denomina cebador

se decide es el primer modelo para que

arranque luego la polimerasa a la

polimerasa la podemos dividir en tres

tipos ya que es un complejo enzimático

tenemos una polimerasa alfa que es la

que primero actúa con la rn luego una

polimerasa delta que continúa con la

extensión de la cadena y ahí va a ir

chequeando que no haya errores una

polimerasa vital está polimerasa beta es

fundamental y es una clave diferencia

entre la replicación con la

transcripción y con la traducción ya que

la replicación es el único proceso que

tiene una enzima que va corrigiendo

errores a la par que se sintetizan este

complejo polimerasa va a actuar

luego de la prima sa iba a elongar toda

la cadena fijémonos ahora en la hebra

superior vamos a ver que en un primer

momento se sintetizó el primer y luego

tomó la posta la polimerasa esta de la

polimerasa sintetiza en su sentido 5

prima 3 prima o sea que la extensión va

a ir continuando continuando hasta

cuando hasta que se choque con otra

burbuja de replicación ahora analicemos

qué ocurre en la hebra inferior en un

primer momento hubo aquí un primer y

luego una polimerasa sintetizó esto

luego ese conjunto vino a este sector se

sintetizó este prime art y luego

continúa esta polimerasa sintetizando

hasta que se choca con lo que generó

ésta

así nos van a quedar acá dos segmentos

uno para acá y otro por acá esos

segmentos son los fragmentos de okazaki

que van a ser unidos por esta enzima que

vemos acá que es la ligas a la liga

simplemente realiza un enlace y fósforo

día estar entre el último nucleótido de

una cadena y el primero de la otra así

en esta obra inferior se va a ir

sintetizando de a partes quedan dos

fragmentos que se van a unir y van a

formar la hebra retardada o retrasada y

ésta deberá superior de forma adelantada

es clave la participación del adn league

hasta para poder unir los fragmentos de

okazaki y que la hebra retrasada esté

completa acá podemos observar como la

adn polimerasa luego del primer

sintetiza hacia aquel sentido hasta

chocarse con un primer y una cadena

previamente sintetizada de esta forma

vemos que el sentido de la polimerasa y

de las enzimas que es hacia allá

mientras

el sentido global de la replicación es

hacia que el sentido acá damos fin al

proceso de replicación o duplicación del

adn

[Música]

bien