Biologia la Vida en La Tierra-comprimido-192

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las moléculas de DNA polimerasa se
mueven en sentidos opuestos en las
dos cadenas parentales (figura E9-7c).
¿Por qué se forman burbujas de du-
plicación, en vez de comenzar simple-
mente en un extremo de la doble
hélice y dejar que una molécula de
DNA polimerasa una el DNA en una
pieza continua en toda la trayectoria
hacia el otro extremo? Bueno, los cro-
mosomas eucarióticos son muy largos:
los cromosomas humanos van desde
“sólo” 23 millones de bases en el caso
del cromosoma Y, que es relativamente
pequeño, hasta 246 millones de bases
para el cromosoma 1. El DNA eucarió-
tico se copia con una rapidez de 50 nu-
cleótidos por segundo; esto parece
bastante rápido, sin embargo, tomaría
de 5 a 57 días copiar los cromosomas
humanos en una pieza continua. Para
duplicar un cromosoma completo en
un tiempo razonable, muchas enzimas
DNA helicasa abren numerosas burbu-
jas de duplicación, permitiendo que
una gran cantidad de enzimas DNA po-
limerasa copien las cadenas parentales
en segmentos pequeños. Las burbujas
crecen conforme progresa la duplica-
ción del DNA y se fusionan cuando ha-
cen contacto entre ellas.
Los segmentos de DNA se unen
por la DNA ligasa Ahora imagínate la
DNA helicasa y la DNA polimerasa tra-
bajando juntas (figura E9-7d). La DNA
helicasa “aterriza” en la doble hélice y
se desplaza a lo largo de ella para de-
senrollarla y separarla en cadenas. Como
las dos cadenas de DNA van en senti-
dos opuestos, conforme se mueve la
enzima DNA helicasa hacia el extremo
5’ de una cadena parental, se mueve
de forma simultánea hacia el extremo 3’ de la otra cadena pa-
rental. Ahora visualiza las dos DNA polimerasas “aterrizando”
en las dos cadenas separadas de DNA. Una DNA polimerasa
(llamada polimerasa número 1) sigue detrás de la helicasa hacia
el extremo 5’ de la cadena parental y puede sintetizar una ca-
dena DNA hija, completa y continua, llamada cadena guía. Sin
embargo, en la otra cadena parental la DNA polimerasa núme-
ro 2 se aleja de la helicasa, por lo que sólo puede catalizar la
síntesis de un fragmento de la nueva cadena de DNA, llamada
cadena rezagada, la cual se sintetiza de manera discontinua.
Conforme la helicasa continúa desenrollando más la doble hé-
lice, DNA polimerasas adicionales (números 3, 4, etc.), deben
“aterrizar” en esta cadena y sintetizar más fragmentos de DNA.
A estos segmentos de DNA que se sintetizan en la cadena re-
zagada se les conoce como fragmentos de Okazaki.
De esta forma, múltiples DNA polimerasas catalizan la sínte-
sis de fragmentos de DNA de diversas longitudes. Cada cromo-
soma puede formar cientos de burbujas de duplicación. Dentro
de cada burbuja hay una cadena guía, de decenas a cientos de
miles de pares de nucleótidos de longitud, y de docenas a mi-
les de fragmentos de Okazaki en las cadenas rezagadas, cada
uno quizá con 100 a 200 pares de nucleótidos de longitud. De
esta forma, una célula sintetiza millones de fragmentos de DNA
mientras duplica un solo cromosoma. ¿Cómo se unen todos es-
tos fragmentos? Éste es el trabajo que debe efectuar la tercera
enzima importante, la DNA ligasa (“la enzima que liga el
DNA”; figura E9-7e). Muchas de estas enzimas unen los frag-
mentos de DNA hasta que cada cadena hija contenga un polí-
mero DNA largo y continuo.
FIGURA E9-7 Duplicación del DNA
a) Las enzimas DNA helicasas separan las cadenas parentales de un cromosoma para formar burbujas de du-
plicación. b) Cada burbuja de duplicación consiste en dos horquillas de duplicación, con cadenas de DNA “de-
senrolladas” entre horquillas. c) La DNA polimerasa cataliza la síntesis de nuevos segmentos de DNA. d ) La
DNA helicasa y la DNA polimerasa se desplazan a lo largo de la burbuja de duplicación. e) La DNA ligasa une
los fragmentos de Okazaki pequeños de DNA en una sola cadena hija. PREGUNTA: Durante la síntesis, ¿por
qué la DNA polimerasa no se aleja de la horquilla de duplicación en ambas cadenas?
N
N
C
O
P
O O
�O
CC
CC
NC
C C
N T C
O
O
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N
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H
CH2 O
CC
CC
O
H N
N
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P
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O
CC
CC
N C
CC
NTC
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O
HH
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extremo 5’
extremo 5’
extremo 3’
O CC
CC
O
H
H
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H
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extremo 3’
N
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O
P
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CC
NCC HCH2 O CC
CC
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G C N
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H H
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H
H H
OH
H
H
H
CH2
CH3
CH3
H2C
H2C
H2C
H2C
FIGURA E9-6 Las dos cadenas de DNA de doble hélice son antiparalelas