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3.3. La transmisión de la información:
el dogma central de la biología
Dos problemas que se plantearon, una vez conocida la estructura del ADN,
fueron: ¿cómo se transmite la información de una
a la siguiente generación celular? y ¿cómo el ADN
puede dirigir la construcción y el funcionamiento de un ser vivo?
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la biología.
El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una división celular
mediante un proceso de replicación;
además, transmite su información a una molécula de
ARNm por el proceso de transcripción
y el ARNm lo transmite a una secuencia de aminoácidos de una proteína
en el proceso denominado traducción.
Este "dogma" se ha completado con dos nuevos procesos como son
la transcripción
inversa y la autorreplicación
del ARN, ambos encontrados en ciertos grupos de virus que tienen como
material genético ARN y no ADN.
Figura 10: El dogma central de
la biología actualizado con las últimas aportaciones
Replicación del ADN
Watson y Crick después de encontrar la estructura en doble hélice
del ADN propusieron una hipótesis sobre la forma en que esa molécula
debería autoduplicarse o replicarse. Dicha hipótesis llamada
semiconservativa, según la cual se conserva una de las dos cadenas
originales y se forma de nuevo la otra. Las otras dos posibilidades eran
la hipótesis conservativa (una doble cadena se conservaba y la
otra era totalmente nueva) y la hipótesis dispersiva (las dos dobles
cadenas formadas llevaban fragmentos nuevos y viejos).
Esta hipótesis fue confirmada experimentalmente por Meselson y
Stahl cultivando bacterias de Escherichia coli con el isótopo de
15N que se incorporaba a las bases del ADN de nueva formación;
y también se verificó fotográficamente en 1963 por
J. Carnis mediante la técnica de la autorradiografía.
El proceso de la replicación se puede dividir en una serie de etapas:
- Iniciación. A partir de una secuencia específica conocida
como origen de la replicación. Se requiere la acción de
enzimas helicasas que abren la doble cadena formando una especie de burbuja.
- Actuación de la topoisomerasas para rebajar la tensión
y que no se enrollen las cadenas en los lugares próximos a la abertura
de la burbuja de replicación.
- Actuación de las proteínas de unión a cadena simple
manteniendo las hebras separadas.
- Acoplamiento del cebador (fragmento de ARN formado por una enzima ARN-primasa)
para que las ADN-polimerasas reconozca el punto de inicio de la replicación.
- Síntesis de las nuevas cadenas catalizada por enzimas ADN-polimerasas.
La síntesis se realiza siempre en sentido 5'-3', pues las polimerasas
sólo colocan nucleótidos en ese orden. Debido a ser las
dos cadenas antiparalelas, una de ellas, la cadena adelantada se forma
de manera continuada, mientras que la otra, la cadena retrasada, se forma
por pedazos llamados fragmentos de okazaki (cada uno se sintetiza en sentido
5'-3') y después estos se unen entre sí y con el resto de
la cadena en crecimiento mediante la enzima ADN-ligasa.
Figura 11-a: Fases de la replicación del ADN
Figura 11-b: Explicación de la síntesis de ADN en cadenas antiparalelas
Figura 11-c: Detalle de la horquilla de replicación
Bachillerato 2º >>
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