Replicación del ADN: Proceso, Enzimas y Regulación en Procariotas

Inicio: Durante la fase S del ciclo celular, la helicasa separa las dos hebras de ADN. La separación de ambas hebras genera tensiones que son eliminadas por topoisomerasas, y las hebras se mantienen separadas gracias a las proteínas SSB.

Formación de Nuevas Hebras

A continuación, comienza la síntesis de las hebras complementarias sobre cada una de las originales, mediante la enzima ADN polimerasa III. Esta enzima presenta las siguientes características:

• Necesita una hebra molde de ADN, que recorre en sentido 3'→5' y sobre la que sintetiza la hebra complementaria.
• Une nucleótidos en sentido 5'→3'; es decir, la nueva hebra formada crece en este sentido.
• Utiliza nucleótidos trifosfato.
• No puede comenzar la síntesis por sí misma, pues solo puede añadir nucleótidos sobre el extremo 3' libre de una cadena polinucleotídica previa. Por este motivo, es necesario que exista una cadena corta de ARN (de 40 o 50 nucleótidos), denominada ARN cebador o primer. El ARN cebador es sintetizado por la enzima primasa.

Desarrollo de la Replicación

Se forma la burbuja de replicación donde actúa la ADN polimerasa III. Existe una horquilla de replicación en cada extremo, pues el proceso es bidireccional. Dado que la ADN polimerasa III recorre el ADN molde en sentido 3'→5', la síntesis de una de las hebras es continua, pues a medida que se abre la doble hélice, la enzima va avanzando y añadiendo nuevos nucleótidos a la cadena en formación. Esta es llamada hebra conductora. Sin embargo, como la otra cadena es complementaria, la ADN polimerasa debería recorrerla en sentido 5'→3', añadiendo nucleótidos a la hebra en formación en sentido 3'→5', lo cual no es posible. En este caso, la síntesis es discontinua y se produce en segmentos separados. Se denomina hebra retardada, pues su síntesis es más lenta que la de la hebra conductora. Los segmentos de ADN sintetizados de este modo se conocen como fragmentos de Okazaki (con 1000-2000 nucleótidos). Cada fragmento de Okazaki requiere un ARN cebador para iniciar la síntesis de una secuencia de nucleótidos, que serán unidos posteriormente gracias a la acción de las enzimas ligasas.

Regulación en Procariotas: El Modelo del Operón

El modelo del operón explica la regulación de la transcripción. Los genes involucrados son:

• Genes estructurales: Contienen la información para la síntesis de las enzimas.
• Promotor: Está constituido por la secuencia de ADN donde se une la ARN polimerasa para comenzar la transcripción.
• Operador: Es el lugar del ADN donde puede unirse una proteína reguladora e impedir la transcripción de los genes estructurales. Se sitúa inmediatamente delante de estos.
• Regulador: Sintetiza la proteína reguladora.