Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-307

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ADN: Molécula portadora de la información genética 273
mentarias tipo adenina-timina (A=T o T=A), porque requieren menos 
energía (dos moléculas de ATP) que donde hay enlaces triples.
Ambas cadenas de ADN se replican al mismo tiempo en el punto 
de unión entre las cadenas separadas, que es una estructura en forma de 
Y llamada tenedor de replicación (vea la fotografía de apertura del ca-
pítulo). La helicasa viaja a lo largo de la hélice, abriendo la doble hélice 
como una cremallera durante el movimiento del tenedor de replicación.
Una vez que las enzimas ADN helicasas separan las cadenas, una 
proteína SSB o ligante de ADN monocatenario, realiza la unión de las 
cadenas simples de ADN y las estabiliza, lo que impide la formación de 
una nueva doble hélice hasta que las cadenas terminan su replicación. 
Las proteínas SSB también previenen la hidrólisis de las regiones de una 
sola cadena por otras enzimas (nucleasas; como veremos más adelante en 
este capítulo, las nucleasas están implicadas en la reparación del ADN).
Watson y Crick reconocieron que en su modelo de doble hélice, 
las dos cadenas de ADN se enrollan una alrededor de la otra como las 
hebras de una cuerda. Si se intenta tirar de las hebras por separado, la 
cuerda debe rotar o girar en espirales ajustadas. Podrían esperarse re-
sultados similares cuando las cadenas complementarias de ADN se se-
paran para la replicación. Conforme se desenrollan las cadenas de ADN 
para abrirse como proceso previo para la replicación, la tensión torsional 
del superenrollamiento (torsión excesiva) se produce en otra parte de 
la molécula del ADN. Con el fi n de reducir tal tensión, las enzimas lla-
madas topoisomerasas producen rupturas en las moléculas de ADN y 
después se vuelven a juntar las cadenas, aliviando la tensión y evitando 
efi cazmente el superenrollamiento y la formación de nudos durante la 
replicación. Hay dos maneras en que las topoisomerasas reducen el su-
perenrollamiento. Algunas topoisomerasas producen una ruptura tem-
poral en la estructura de los polinucleótidos de una sola cadena de ADN, 
pasan esa cadena a través de la parte excesivamente torcida, y después las 
vuelven a unir. Otras topoisomerasas rompen ambas cadenas de ADN, 
transfi eren parte de la hélice entre los extremos del corte, y después las 
muy sabido que las mutaciones o cambios genéticos, podrían surgir en 
los genes y después transmitirse fi elmente a las generaciones venideras. 
Por ejemplo, una mutación en la mosca de la fruta (Drosophila melano-
gaster) produce alas vestigiales.
Cuando se propuso el modelo de la doble hélice, parecía posible 
que las mutaciones podrían representar un cambio en la secuencia de las 
bases en el ADN. Se podría predecir que si el ADN se copia por un meca-
nismo que implica el apareamiento de bases complementarias, cualquier 
cambio en la secuencia de las bases en una cadena produciría una nueva 
secuencia de bases complementarias durante el siguiente ciclo de repli-
cación. La secuencia de la nueva base sería entonces transferida a las mo-
léculas hijas por el mismo mecanismo utilizado para copiar el material 
genético original, como si no hubiese ocurrido ningún cambio.
Para el ejemplo en la FIGURA 12-12, una base de adenina en una de 
las cadenas de ADN se ha cambiado por guanina. Esto se puede pro-
ducir por un error raro en la replicación del ADN o por uno de varios 
otros mecanismos conocidos. Como se verá más adelante, ciertas enzi-
mas detectan errores cuando se producen, pero no todos los errores se 
corrigen adecuadamente. Se estima que la tasa de errores no corregidos 
que se producen durante la replicación del ADN es aproximadamente 
igual a un nucleótido en mil millones. Cuando la molécula de ADN 
que contiene un error se replica (lado izquierdo de la fi gura 12-12), 
una de las cadenas da lugar a una molécula exactamente igual a su ca-
dena progenitora y la otra (mutada) cadena da lugar a una molécula 
con una nueva combinación de bases que se transmiten de generación 
en generación.
La replicación del ADN requiere de
una “maquinaria” proteínica 
Aunque la replicación semiconservativa por apareamiento de bases pa-
rece simple y directa, el proceso real está altamente regulado y requiere 
de una “máquina de replicación”, que contiene muchos tipos de molécu-
las de proteínas y enzimas. Muchas de las características esenciales de la 
replicación del ADN son comunes para todos los organismos, aunque 
los procariotas y eucariotas difi eren ligeramente porque su ADN está 
organizado de manera diferente. En la mayoría de las células bacterianas 
como la E. coli, la mayoría o todo el ADN está en forma de una sola mo-
lécula circular, el ADN de doble cadena. En cambio, cada cromosoma eu-
cariota sin replicar contiene una molécula única, lineal, de doble cadena 
asociada con al menos tanta proteína (en masa) como ADN.
Vea como se presenta la replicación del ADN, con base en el conoci-
miento actual del proceso. Aunque los científi cos saben mucho acerca de 
la replicación del ADN, muchos aspectos del proceso no están claros. Por 
ejemplo, en la levadura unicelular Saccharomyces cerevisiae, que se consi-
dera relativamente una eucariota “simple”, ¡88 genes están implicados 
en la replicación del ADN! Determinar las funciones e interacciones de 
todos esos genes requiere los esfuerzos de muchos científi cos durante 
un largo período.
Las cadenas de ADN se deben desenrollar durante la replicación
La replicación del ADN comienza en sitios específi cos de la molécula 
del ADN, llamados los orígenes de replicación, donde se desenrollan 
pequeñas secciones de la doble hélice. Las ADN helicasas son enzimas 
desestabilizadoras de la hélice (ya se han identifi cado varias) que se unen 
al ADN en el origen de replicación y rompen los enlaces de hidrógeno, 
causando la separación de las dos cadenas (TABLA 12-3). Estas enzimas 
actúan en aquellas regiones de la cadena que presentan mayor concen-
tración de puentes de hidrógeno dobles, esto es entre las bases comple-
A T
T A
G C
C G
A T
T
G
G
C
C G
A T
T A
G C
C G
A T
T A
G C
C G
G
A T
G C
C
C
G
A T
T A
G C
C G
A T
T A
G C
C G
Mutación
Replicación del
ADN en la que se
produce la mutación
Replicación del
ADN en la que se
propaga la mutación 
FIGURA 12-12 Perpetuación de una mutación
El proceso de replicación del ADN puede estabilizar una mutación (amarillo 
brillante) de manera que se transmite a las generaciones futuras.
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	Parte 3 La continuidad de la vida: Genética 
	12 ADN: Molécula portadora de la información genética
	12.3 Replicación del ADN
	La replicación del ADN requiere de una “maquinaria” proteínica
	Las cadenas de ADN se deben desenrollar durante la replicación