Las hipótesis de replicación del ADN, modelo aceptado

 Además de las hipótesis de repliclación del ADN hay mucha información que puedes obtener de muchas referencias, en este sentido publico algunos aspectos importantes, si quieres saber más házmelo en tus comentarios y responder tus dudas en las tareas...

 La hipótesis conservativa dice que el ADN original se mantiene intacto y se forma una nueva molécula con dos cadenas nuevas. La hipótesis semiconservativa dice que cada cadena del ADN original sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria, formando dos moléculas hijas con una cadena vieja y una nueva. La hipótesis dispersiva dice que el ADN original se fragmenta y se mezcla con el nuevo, formando dos moléculas híbridas.

El experimento de Meselson y Stahl demostró que la hipótesis correcta es la semiconservativa, al observar el cambio de densidad del ADN después de varias generaciones en medios con nitrógeno pesado (^15^N) y normal (^14^N).

¿Cómo se copia el ADN?

El ADN es la molécula que contiene la información genética de todos los seres vivos. El ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas. El ADN tiene una forma de doble hélice, es decir, dos cadenas enrolladas una alrededor de la otra. Cada cadena está formada por unidades llamadas nucleótidos, que se componen de una base nitrogenada, un azúcar y un fosfato. Las bases nitrogenadas pueden ser adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G). Las bases de una cadena se unen mediante puentes de hidrógeno con las bases complementarias de la otra cadena, siguiendo la regla A-T y C-G.

El ADN es el material genético porque contiene las instrucciones para la síntesis de proteínas, que son las moléculas que realizan las funciones vitales de los organismos. Para que una célula pueda dividirse y transmitir su información genética a sus descendientes, debe duplicar su ADN. Este proceso se llama replicación del ADN y ocurre antes de la división celular.

¿Cómo se descubrió el mecanismo de replicación del ADN?

Durante mucho tiempo, los científicos se preguntaron cómo se copiaba el ADN. En 1953, James Watson y Francis Crick propusieron el modelo de doble hélice del ADN, basándose en los datos obtenidos por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins mediante la técnica de difracción de rayos X. El modelo sugería que las dos cadenas del ADN se separaban y servían como moldes para la síntesis de nuevas cadenas complementarias. Sin embargo, esta hipótesis no estaba demostrada experimentalmente.

En 1958, Matthew Meselson y Franklin Stahl realizaron un experimento clave para determinar el modo de replicación del ADN. Ellos utilizaron bacterias que se habían cultivado en un medio con nitrógeno pesado (^15^N), que se incorporaba al ADN de las bacterias. Luego, trasladaron las bacterias a un medio con nitrógeno normal (^14^N) y tomaron muestras del ADN después de cada generación. Para separar el ADN según su densidad, emplearon una técnica llamada centrifugación en gradiente de densidad.

Los resultados obtenidos por Meselson y Stahl fueron los siguientes:

•  Después de una generación, el ADN tenía una densidad intermedia entre el ^15^N y el ^14^N.

•  Después de dos generaciones, el ADN tenía dos bandas: una intermedia y otra correspondiente al ^14^N.

•  Después de tres o más generaciones, el ADN tenía dos bandas: una correspondiente al ^14^N y otra con una proporción mayoritaria de ^14^N y minoritaria de ^15^N.

Estos resultados descartaban los otros dos modelos posibles de replicación del ADN: el conservativo y el dispersivo. El modelo conservativo planteaba que el ADN original se mantenía intacto y se formaba una nueva molécula con dos cadenas nuevas. El modelo dispersivo planteaba que el ADN original se fragmentaba y se mezclaba con el nuevo, formando dos moléculas híbridas.

El único modelo compatible con los datos era el semiconservativo, que planteaba que cada cadena del ADN original servía como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria, formando dos moléculas hijas con una cadena vieja y una nueva.

¿Qué enzimas intervienen en la replicación del ADN?

La replicación del ADN es un proceso complejo que requiere la participación de varias enzimas y proteínas. Algunas de las más importantes son:

•  La ADN helicasa, que rompe los puentes de hidrógeno entre las bases y separa las dos cadenas del ADN, formando una estructura llamada horquilla de replicación.

•  La ADN polimerasa, que añade nucleótidos complementarios a la cadena molde, siguiendo la dirección 5' a 3'. La ADN polimerasa no puede iniciar la síntesis de una cadena nueva, sino que necesita un cebador, que es un fragmento corto de ARN que se une al extremo 3' de la cadena molde.

•  La ADN primasa, que sintetiza el cebador de ARN necesario para que la ADN polimerasa pueda comenzar la replicación.

•  La ADN ligasa, que une los fragmentos de ADN que se forman en la cadena rezagada. La cadena rezagada es la que se sintetiza en sentido opuesto al avance de la horquilla de replicación, por lo que se hace en fragmentos discontinuos llamados fragmentos de Okazaki. La cadena líder es la que se sintetiza de forma continua en el mismo sentido que la horquilla de replicación.

•  La topoisomerasa, que alivia las tensiones que se generan en el ADN por el desenrollamiento de la doble hélice, evitando que se rompa o se enrede.

¿Qué características tiene la replicación del ADN?

La replicación del ADN es un proceso muy preciso y eficiente, que permite a las células conservar y transmitir su información genética. Algunas de las características que hacen posible esto son:

•  La fidelidad, que se refiere a la capacidad de la ADN polimerasa de incorporar los nucleótidos correctos según el molde. La ADN polimerasa tiene una actividad de corrección de pruebas, que consiste en revisar y eliminar los nucleótidos mal emparejados antes de continuar con la síntesis.

•  La velocidad, que se refiere a la rapidez con la que se copia el ADN. En las células eucariotas, la velocidad promedio es de unos 50 nucleótidos por segundo, mientras que en las bacterias es de unos 1000 nucleótidos por segundo. Esto se debe a que las células eucariotas tienen un ADN más largo y complejo que las bacterias, y también a que tienen múltiples orígenes de replicación, que son los puntos donde comienza la replicación.

•  La bidireccionalidad, que se refiere a que la replicación ocurre en ambos sentidos desde el origen de replicación, formando dos horquillas de replicación que avanzan hasta encontrarse y completar la copia del ADN.

La replicación del ADN es un proceso fundamental para la vida, ya que permite a las células conservar y transmitir su información genética. El mecanismo de replicación del ADN es semiconservativo, lo que significa que cada molécula hija contiene una cadena original y una nueva. La replicación del ADN requiere la participación de varias enzimas y proteínas, como la ADN helicasa, la ADN polimerasa, la ADN primasa, la ADN ligasa y la topoisomerasa. La replicación del ADN es un proceso muy preciso y eficiente, que se caracteriza por su fidelidad, velocidad y bidireccionalidad.