Comprendiendo la replicación del ADN y la síntesis de proteínas

La replicación del ADN es el proceso de copiar una molécula de ADN resultando en dos moléculas de ADN idénticas. Cada hebra de la doble hélice sirve como plantilla para sintetizar una hebra complementaria. Este proceso es conocido como replicación semi-conservativa, donde cada molécula de ADN resultante tiene una hebra antigua y una nueva. La replicación ocurre en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

La etapa de iniciación implica la formación de una burbuja de replicación con dos horquillas de replicación. Las proteínas llamadas iniciadoras localizan el origen de replicación, que es rico en adenina y timina, y se unen a él. Las enzimas desenrollan las hebras de ADN en ambas direcciones, rompiendo los enlaces de hidrógeno. Las enzimas topoisomerasa relajan el enrollamiento adicional causado por la separación de las hebras. Las proteínas de unión a una sola hebra evitan la reformación de la doble hélice, permitiendo el acceso a la maquinaria de síntesis. La enzima primasa sintetiza un cebador de ARN corto para la iniciación de la síntesis de ADN.

Durante la etapa de elongación, las enzimas polimerasas de ADN sintetizan hebras complementarias en cada burbuja de replicación. La síntesis de ADN ocurre de manera bidireccional, ampliando la burbuja. La síntesis solo avanza en dirección 5' a 3'. Una hebra experimenta síntesis continua (hebra líder), mientras que la otra experimenta síntesis discontinua en fragmentos de Okazaki (hebra rezagada). Los cebadores son reemplazados por ADN, y la ADN ligasa une progresivamente los fragmentos de Okazaki.

En los procariotas, la terminación ocurre cuando la burbuja de replicación atraviesa el cromosoma circular. En los eucariotas, la terminación sucede cuando las burbujas de replicación se encuentran y alcanzan los extremos de los cromosomas lineales o cuando una proteína de terminación detiene el proceso.

La síntesis de proteínas ocurre en dos etapas: la transcripción y la traducción. La transcripción es la síntesis de una cadena de ARN con una secuencia idéntica al ADN. El ADN, que contiene información genética, se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y disperso en el citoplasma de las células procariotas. Las células del cuerpo humano tienen 23 pares de cromosomas, cada uno compuesto por genes.

El ADN se empaqueta alrededor de proteínas de histonas y consiste en genes que contienen instrucciones para la síntesis de proteínas. La transcripción ocurre en una hebra de ADN, formando ARN mensajero (ARNm) por la enzima polimerasa que se mueve a lo largo de la hebra de ADN. La transcripción implica etapas de iniciación, elongación y terminación.

Después de la transcripción, el ARN mensajero primario sufre procesos de empalme y corte para convertirse en ARN mensajero maduro. Este ARN mensajero maduro sale del núcleo y entra en el citoplasma para la traducción.

La traducción es la síntesis de proteínas después de la transcripción. El ARNm se mueve al citoplasma donde los ribosomas decodifican el mensaje en tripletes, cada triplete representando un aminoácido. La traducción implica etapas de iniciación, elongación y terminación.

La iniciación de la traducción implica que el ARNm se asocie con la subunidad ribosomal y el ARN de transferencia que lleva el primer aminoácido. El complejo de iniciación se forma, comenzando con metionina como el aminoácido inicial. En las células procariotas, la traducción comienza con formil-metionina.

La elongación de la traducción incluye el reconocimiento del codón, la formación del enlace peptídico y la translocación. El ribosoma avanza a lo largo del ARNm, añadiendo aminoácidos y desplazando los ARNt hasta que se alcanza un codón de parada.

La terminación de la traducción ocurre cuando un codón de parada entra en el sitio A. Una proteína factor de liberación se une al codón de parada, rompiendo el enlace entre la cadena de aminoácidos y el ARNt. La proteína es liberada, y el complejo de iniciación se desmonta.