Síntesis de ADN

los Síntesis de ADN tiene lugar como parte de la replicación del ADN. El ADN es el portador de información genética y controla todos los procesos de la vida. En los humanos, como en todos los demás seres vivos, se ubica en el núcleo de la célula. El ADN es de doble hebra, similar a una escalera de cuerda retorcida llamada hélice. Esta doble hélice consta de dos moléculas de ADN. Cada una de las dos hebras simples complementarias está formada por una columna vertebral de moléculas de azúcar (desoxirribosa) y residuos de fosfato, a los que se unen las cuatro bases orgánicas nitrogenadas guanina, adenina, citosina y timina. Las dos cadenas están unidas entre sí mediante enlaces de hidrógeno entre bases opuestas, las llamadas complementarias. De acuerdo con el principio de apareamiento de bases complementarias, solo son posibles los vínculos entre guanina y citosina por un lado y adenina y timina por otro.

¿Qué es la síntesis de ADN?

Para que el ADN se replique, es necesario el proceso de síntesis de ADN. Describe la estructura del ácido desoxirribonucleico (abreviado como ADN o ADN). La enzima clave aquí es la ADN polimerasa. Esta es la única forma en que es posible la división celular.

Para la replicación, la doble hebra de ADN trenzado se desata primero mediante enzimas, las llamadas helicasas y topoisomerasas, y las dos hebras simples se separan entre sí. Esta preparación para la replicación real se llama iniciación. Ahora se sintetiza una pieza de ARN, que la ADN polimerasa necesita como punto de partida para su actividad enzimática.

Durante la elongación posterior (extensión de la hebra), la ADN polimerasa puede utilizar cada hebra simple como plantilla para sintetizar el ADN complementario homólogo. Dado que una de las bases solo puede unirse a otra base, es posible usar una sola hebra para reconstruir la otra hebra asociada. Esta asignación de las bases complementarias es tarea de la ADN polimerasa.

La columna vertebral de azúcar-fosfato de la nueva cadena de ADN se une luego mediante una ligasa. Esto crea dos nuevas cadenas dobles de ADN, cada una de las cuales contiene una cadena de la antigua hélice de ADN. Por tanto, la nueva doble hélice se denomina semiconservativa.

Ambas hebras de la doble hélice tienen una polaridad que indica la orientación de las moléculas. La dirección de las dos moléculas de ADN en una hélice es opuesta. Dado que la ADN polimerasa solo funciona en una dirección, solo la hebra que está en la orientación adecuada se puede construir de forma continua. La otra hebra se sintetiza pieza a pieza. Los segmentos de ADN resultantes, también conocidos como fragmentos de Okazaki, son luego unidos por la ligasa.La terminación de la síntesis de ADN con la ayuda de varios cofactores se conoce como terminación.

Función y tarea

Dado que la mayoría de las células solo tienen una vida útil limitada, se deben formar constantemente nuevas células en el cuerpo a través de la división celular para reemplazar las agonizantes. Los glóbulos rojos en el cuerpo humano, por ejemplo, tienen una vida útil promedio de 120 días, mientras que algunas células intestinales deben ser reemplazadas por nuevas células después de uno o dos días. Esto requiere la división de células mitóticas, en la que se crean dos nuevas células hijas idénticas a partir de una célula madre. Ambas células necesitan el conjunto completo de genes, lo que significa que, a diferencia de otros componentes celulares, no se puede dividir simplemente. Para que no se pierda información genética durante la división, el ADN debe duplicarse ("replicarse") antes de la división.

Las divisiones celulares también tienen lugar durante la maduración de las células germinales masculinas y femeninas (óvulos y espermatozoides). En las divisiones meióticas que se producen, el ADN no se duplica, ya que se desea una reducción a la mitad del ADN. Cuando el óvulo y el espermatozoide se fusionan, se alcanza de nuevo el número completo de cromosomas, el estado de empaquetado del ADN.

El ADN es esencial para el funcionamiento del cuerpo humano y todos los demás organismos, ya que es la base para la síntesis de proteínas. Una combinación de tres bases consecutivas representa un aminoácido, por lo que se denomina código triplete. Cada triplete de bases se "traduce" en un aminoácido a través del ARN mensajero (ARNm); estos aminoácidos luego se unen a proteínas en el plasma celular. El ARNm se diferencia del ADN solo en un átomo en el residuo de azúcar de la columna vertebral y en unas pocas bases. El ARNm sirve principalmente como portador de información para el transporte de información almacenada en el ADN desde el núcleo celular al plasma celular.

Enfermedades y dolencias

Un organismo que no sea capaz de síntesis de ADN no sería viable, ya que durante el desarrollo embrionario deben formarse nuevas células por división celular. Los errores en la síntesis de ADN, es decir, bases individuales incorporadas incorrectamente que no siguen el principio de apareamiento de bases complementarias, ocurren con relativa frecuencia. Debido a esto, las células humanas tienen sistemas de reparación. Estos se basan en enzimas que controlan la doble hebra del ADN y corrigen las bases insertadas incorrectamente mediante varios mecanismos.

Para este propósito, por ejemplo, el área alrededor de la base incorrecta se puede cortar y reconstruir de acuerdo con el principio de síntesis explicado. Sin embargo, si los sistemas de reparación del ADN de la célula son defectuosos o sobrecargados, se pueden acumular desajustes de bases, las llamadas mutaciones. Estas mutaciones desestabilizan el genoma y, por tanto, aumentan la probabilidad de nuevos errores en el curso de la síntesis de ADN. Una acumulación de tales mutaciones puede provocar cáncer. La mutación da a algunos genes un efecto promotor del cáncer (ganancia de función), mientras que otros genes pierden su efecto protector (pérdida de función).

En algunas células, sin embargo, incluso es deseable una mayor tasa de error para hacerlas más adaptables, por ejemplo, en ciertas células del sistema inmunológico humano.