Replicación del ADN

Durante la división celular, específicamente en la etapa de síntesis (S) correspondiente al período de interfase las células hijas heredan la misma información genética contenida en la célula progenitora. Como esa información se está contenida en el ADN, cada una de sus hebras genera otra molécula de ADN idéntica a la original para que ambas sean repartidas equitativamente en las dos células hijas.

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El proceso anterior se llama replicación del ADN (Figura 8) en la cual participan varias enzimas. Una de ellas es la ADN polimerasa, enzima que sintetiza una nueva cadena de ADN mediante la incorporación de bases nitrogenadas que se van insertando en la nueva hebra hija en crecimiento (Figura 8). Para esto, utiliza como molde una de las hebras originales, que por complementariedad de bases le indica qué base nitrogenada le corresponde.

Replicación del ADN
Figura 8. Replicación semiconservativa del ADN.

La replicación del ADN se inicia cuando las enzimas separan la doble hélice de ADN parental, de tal manera que las bases de las dos cadenas de ADN parentales ya no forman pares de bases entre sí. Otras enzimas, en cambio, avanzan a lo largo de cada cadena de ADN parental, seleccionando nucleótidos libres con bases que son complementarias con respecto a la cadena de ADN parental. Cada hebra antigua origina una hebra nueva, a esta forma de replicación se le denomina semiconservativa ya que se conserva la secuencia de cada una de las hebras de la macromolécula doble original. De esta forma, la secuencia de nucleótidos se duplica con exactitud y la información genética permanece constante.

Por ejemplo, si una cadena tiene la secuencia 5’ – ATTCGG – 3’, la cadena complementaria será de 3’ –TAAGCC – 5’. Estas nuevas dobles hélices una vez que se condensan constituyen el cromosoma duplicado, el cual posteriormente separará sus cromátidas hermanas durante la división celular, originando cromosomas simples (Figura 9).

Figura 9. Cromosomas duplicados después de la replicación del ADN.

Para comprobar que la replicación era semiconservativa, Mathew Meselson y Franklin Stahl(1958) del Instituto Tecnológico de California, emplearon la técnica del gradiente de densidad para separar distintas cadenas de DNA con densidades algo diferentes.

El experimento consistió en lo siguiente:

  • Cultivaron bacterias E. coli en un medio con amoníaco marcado con nitrógeno pesado (15N), dejándolo un par de horas, tiempo suficiente para que el nitrógeno contenido en el compuesto se utilizase durante el ciclo de división bacteriana en la síntesis de DNA. Después las pasaron a un medio con amoníaco con nitrógeno liviano (14N) y compararon la densidad de los DNA aparecidos en sucesivas generaciones (Tabla 2 y Figura 10).

Los resultados obtenidos se esquematizan en la siguiente tabla.

Tabla 2. Densidades de DNA.

Los datos indican que el DNA intermedio es una cadena híbrida constituida por dos cadenas de diferente densidad, una liviana y otra pesada. En cada generación disminuye a la mitad el DNA híbrido y aumenta el DNA con nitrógeno liviano.

Figura 10. Experimento de Meselson y Stahl que demostró que la replicación del ADN era semiconservativa. (Nota importante: F1 corresponde a la generación II de la tabla 1, y F2 corresponde a la generación III de la misma tabla).