Empaquetamiento de ADN

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Empaquetamiento de ADN
· Primer nivel: Fibras de ADN asociadas a histonas. Se llama fibra de cromatina.
· Segundo nivel: Enrollamiento sobre si misma de la fibra de cromatina.
· Tercer nivel: La fibra forma bucles estabilizados por un andamio proteico.
Telómeros
Se componen de repeticiones en tándem de secuencias simples de ADN. Son los extremos de los cromosomas. Su función principal es la estabilidad estructural de los cromosomas en las células eucariotas, la división celular y el tiempo de vida de las estirpes celulares.
Son replicados por la acción de una única enzima llamada telomerasa, que es capaz de mantener a los telómeros catalizando de su síntesis en ausencia de una hebra molde de ADN. La telomerasa es una transcriptasa inversa, sintetiza ADN a partir de un molde de ARN. Esta porta su propio molde de ARN.
Replicación del ADN
El ADN actúa de molde para la replicación y la transmisión de la información genética: cada una de las cadenas es complementaria de la otra. 
La replicación del ADN es semiconservadora. Cada cadena actúa de molde para la síntesis de una nueva cadena. El resultado son dos moléculas de ADN nuevas, cada una con una cadena nueva y otra vieja. 
La replicación empieza en un lugar de origen y normalmente avanza en forma bidireccional. Los lazos de replicación siempre se inician en un punto único denominado origen. La replicación es normalmente bidireccional. En las moléculas de ADN circular, las dos horquillas de replicación (extremos del lazo) vuelven a encontrarse en un punto del círculo, en el lado opuesto al origen. 
La síntesis del ADN progresa en dirección 5´ 3´ y es semi-discontinua. Una de las cadenas es sintetizada de modo continuo y la otra de modo discontinuo. La hebra conductora es aquella cuya síntesis en dirección 5´ 3´ transcurre en la misma dirección que el movimiento de la horquilla de replicación. La hebra rezagada es aquella cuya síntesis en dirección 5´ 3´ transcurre en dirección opuesta a la dirección del movimiento de la horquilla. Esta se sintetiza en forma de trazos cortos, denominados fragmentos de Okazaki. 
Hay dos requerimientos básicos para la polimerización del ADN.
1. Todas las ADN polimerasas (I, II y III) requieren de un molde. 
2. Las polimerasas requieren de un cebador. Esto es, un segmento de cadena (complementario del molde) con un grupo 3´hidroxilo libre al cual pueden añadirse nucleótidos. El extremo 3´del cebador se denomina extremo terminal de cebador. 
La replicación en E. Coli necesita polimerasas enzimas y proteínas. El conjunto completo se denomina replisoma. El acceso a las cadenas de ADN que tienen que actuar de molde requiere de la separación de las dos cadenas parentales. Esta tarea corre a cargo generalmente de enzimas denominadas helicasas, que se mueven a lo largo del ADN y separan las cadenas utilizando la energía química del ATP. Esta separación crea una tensión en la estructura helicoidal que es relajada por acción de las topoisomerasas. Las cadenas separadas son estabilizadas por proteínas de unión al ADN. Los cebadores (segmentos cortos de ARN sintetizados por enzimas denominadas primasas) tienen que estar unidos al ADN antes que las polimerasas puedan empezar la síntesis. Posteriormente los cebadores de ARN son eliminados y reemplazados por ADN. En E. Coli esta es una de las muchas funciones de la ADN polimerasa I. Después de la eliminación del cebador de ARN y del relleno del hueco con ADN queda una mella en la cadena azúcar fosfato en forma de un enlace fosfodiester roto. Estas mellas son selladas por enzimas que se llaman ADN ligasas. 
INICIACION
Es la única fase de la replicación que se sabe que está regulada para que solo tenga lugar una vez en cada ciclo celular. La proteína ADNa reconoce la secuencia origen y abre el dúplex en sitios específicos del origen. La helicasa desenrolla el ADN, muchas moléculas de proteína de unión al ADN de cadena sencilla se unen y estabilizan las hebras separadas, mientras las topoisomerasas liberan la tensión torsional generada por el desenrollamiento del ADN. Por otro lado, conforme las helicasas van avanzando se van generando súper enrollamientos en la doble cadena de ADN por delante de la horquilla y si éstos no fueran eliminados, llegado a un punto el replisoma ya no podría seguir avanzando. Las topoisomerasas son las enzimas encargadas de eliminar los súper enrollamientos cortando una o las dos cadenas de ADN y pasándolas a través de la rotura realizada
ELONGACION
La síntesis de las dos cadenas es muy diferentes. La de la cadena conductora, empieza con la síntesis de un corto cebador de ARN por la primasa en el origen de replicación. Este es sintetizado en dirección opuesta a la del movimiento de la helicasa. Los desoxiribonucleotidos son añadidos a este cebador por un complejo de ADN polimerasa III unida a la helicasa anclada en la hebra de ADN opuesta. Seguidamente la síntesis de la hebra conductora transcurre de manera continua, al mismo ritmo que el desenrollamiento de ADN en la horquilla de replicación. 
La síntesis de la hebra rezagada se realiza a trozos de corta longitud llamados fragmentos de Okazaki. Primero la primasa sintetiza un cebador de ARN y la polimerasa III se une al cebador de ARN y añade desoxiribonucleotidos. Como ambas hebras son producidas por un único dímero asimétrico de ADN polimerasa III la hebra rezagada debe formar un lazo que aproxima los dos puntos de polimerización. Una vez finalizada la síntesis de un fragmento de Okazaki su cebador de ARN es eliminado y reemplazado con ADN por la ADN polimerasa I y la mella restante es sellada por la ADN ligasa. 
Actividad exonucleasa: capacidad de degradar el ADN. Esto les da a las polimerasas función correctora y reparadora (3 a 5 y también 5 a 3).
Actividad polimerasa: síntesis de nuevas cadenas de ADN (5 a 3).
TERMINACION
Finalmente las dos horquillas de replicación del cromosoma circular se encuentran en una región terminal que contiene múltiples copias de una secuencia de 20 pares de bases denominadas Ter. Estas secuencias están dispuestas en el cromosoma para crear una especia de trampa donde una horquilla de replicación puede entrar pero no salir. 
La replicación del ADN entre las horquillas de replicación opuestas deja los cromosomas recién completados encadenados, es decir, ligados topológicamente. Los círculos no están unidos covalentemente pero no pueden separarse porque están entrelazados. Una topoisomerasa de tipo II tiene el papel principal en la separación de los cromosomas encadenados, corta transitoriamente las dos hebras de ADN de uno de los cromosomas, permitiendo que el otro cromosoma pase a través de la brecha.