Biologia-celula-100

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BIOLOGÍA CELULAR86
Cadena del doble helicoide de DNA
Teoría 
conservativa
Teoría 
dispersiva
Nueva cadena sintetizada
Replicación
Replicación
Replicación
Teoría 
semiconser- 
vativa
Figura 3.12. Tres posibilidades teóricas de organización
del DNA en el cromosoma. En las figuras, cada óvalo repre-
senta una cromátida y cada flecha una cadena del doble
helicoide de DNA. En las teorías conservativa y semicon-
servativa se parte de la base de que cada cromátida está
formada por un único doble helicoide de DNA. En la teoría
conservativa, tras la replicación del DNA, las dos cadenas
nuevas de DNA quedarían en la nueva cromátida. En la te-
oría semiconservativa, una cadena quedaría en cada una
de las cromátidas hijas. En la teoría dispersiva habría mu-
chas cadenas nuevas en cada una de las dos cromátidas re-
sultantes de la replicación del DNA. 
aparecerían marcadas no sólo en la primera mitosis, sino
también en la segunda, lo que no sucedía (Fig. 3.13.B). Si
la teoría conservativa hubiese sido cierta, en la primera
mitosis tendría que haber aparecido una cromátida mar-
cada y otra no (Fig. 3.13.C), lo que tampoco ocurría. Por
consiguiente, la única interpretación posible de los resul-
tados es la que se basa en la teoría semiconservativa,
que es la única que cumple los requisitos (Fig. 3.13.D).
Por consiguiente, en cada cromátida hay un sólo do-
ble helicoide de DNA y, al replicarse éste, en cada cro-
mátida hija queda una cadena antigua y otra nueva.
Esta teoría, sin embargo, tiene excepciones frag-
mentarias, puesto que se ha podido demostrar que, en
realidad, hay intercambios de pequeños fragmentos de
DNA entre cromátidas hermanas (Fig. 3.14). Este hecho
se demostró tratando células en división con desoxi-
bromouridina (BrdU), que se incorpora al DNA en susti-
tución de la uridina durante la replicación, y como la
cromatina bromosustituida apenas se tiñe con Giemsa,
se puede distinguir su localización en el cromosoma. Si,
tras el tratamiento con BrdU, se deja a las células divi-
dirse un par de ciclos más, sólo una de las cromátidas
de las células estará marcada (como en el experimento de
Taylor), pero en la cromátida marcada se observarán al-
gunos fragmentos no marcados que sí lo están en la
cromátida hermana no marcada. Este intercambio entre
cromátidas hermanas es excepcional en condiciones
normales, pero su frecuencia se incrementa en respues-
ta a la administración de determinados fármacos.
MECANISMO DE LA REPLICACIÓN
Para que se replique el doble helicoide de DNA se sepa-
ran las dos cadenas, abriéndose en un extremo y for-
mando una horquilla de replicación. En esta apertura
intervienen: la enzima DNA helicasa, que abre la hélice,
y las proteínas desestabilizadoras de la hélice o proteí-
nas de unión a DNA de una sola cadena, que ponen rec-
ta la hélice y la mantienen abierta. Cada cadena es reco-
rrida por la enzima DNA polimerasa, que la va copiando
incorporando las bases complementarias. Cada cadena
primitiva se va enlazando con su copia complementaria
formándose dos dobles helicoides (Fig. 3.15). Para que
se inicie la copia del DNA hace falta un RNA específico,
de corta longitud (de 5 a 10 bases), conocido como RNA
cebador, que hace que empiece a actuar la DNA poli-
merasa. El RNA cebador es sintetizado por la enzima
RNA primasa, que se une a la DNA helicasa formando
una unidad denominada primosoma, que se va despla-
zando con la cadena en formación.
El proceso de replicación encierra una dificultad adi-
cional: la DNA polimerasa sólo sintetiza DNA en la di-
rección 5’ ⇒ 3’, pero las dos cadenas del doble helicoi-
de son antiparalelas: una empieza en 5’ y termina en 3’
y la otra comienza en 3’ y termina en 5’. Esto quiere de-
cir que, al empezar a copiarse ambas cadenas origina-
les en un mismo punto, resulta muy fácil la síntesis de
la cadena complementaria a la original que empieza a
ser copiada por su extremo 3’ y que va a ser copiada a
partir de este extremo en sentido contrario (5’ ⇒ 3’), ya
que la copia debe ser antiparalela a la original. Pero al
no polimerizarse el DNA en la dirección 3’ ⇒ 5’, ¿cómo
se puede sintetizar la cadena complementaria a la cade-
na original que empieza a ser copiada en el extremo 5’?
La respuesta a esta pregunta es que, conforme va
habiendo fragmentos de cadena abiertos de suficiente
longitud, se va sintetizando la cadena complementaria
también en el sentido 5’ ⇒ 3’, pero formando pequeños
fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki, cada
uno de unos 200 nucleótidos. Los múltiples fragmentos
que se forman se unen por la intervención de otra enzi-
ma: la DNA ligasa (Fig. 3.15). La cadena sintetizada de
forma continua se denomina cadena conductora, y la
cadena sintetizada con intervalos recibe el nombre de
cadena retrasada. Para sintetizar la cadena continua só-
lo se necesita un RNA cebador, mientras para sintetizar
la cadena retrasada hace falta un RNA cebador por cada
fragmento de Okazaki. La RNA primasa que se va des-
plazando a lo largo de la cadena patrón abierta por el
extremo 5’ va sintetizando, con intervalos, estos RNA
cebadores que van siendo elongados como DNA (frag-
mentos de Okazaki) por la DNA polimerasa. Cuando és-
ta ha terminado un fragmento y llega al DNA cebador
del fragmento siguiente, lo sustituye por DNA antes de
que los fragmentos contiguos sean unidos por la DNA
ligasa.
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