Replicación semiconservadora

La replicación semiconservativa es el proceso mediante el cual el ADN se replica en todas las células vivas. La replicación del ADN implica la separación (desenrollamiento) de las dos hebras de la doble hélice por acción de la helicasa , actuando cada hebra como molde para una nueva hebra complementaria, sintetizada en direcciones opuestas (antiparalelas). El proceso se denomina semiconservativo porque la molécula de ADN replicada contiene una hebra parental y una hebra recién sintetizada ^{[ 1 ] [ 2 ]} . Salvo errores de replicación, las copias suelen ser idénticas a sus moléculas de ADN parentales. La estructura del ADN fue descifrada por James D. Watson y Francis Crick en 1953, quienes sugirieron que cada hebra de la doble hélice serviría como molde para la síntesis de una nueva hebra. Sin embargo, se desconocía cómo se combinaban las hebras recién sintetizadas y las hebras parentales para formar las moléculas de ADN de doble hélice. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Se realizaron múltiples experimentos para determinar cómo se replica el ADN. El modelo semiconservativo fue propuesto primero por Nikolai Koltsov y posteriormente confirmado por el experimento de Meselson-Stahl . ^{[ 4 ] [ 5 ]} Dado que el nitrógeno es un componente de la estructura del ADN , el experimento implicó marcar el ADN de Escherichia coli con dos isótopos de nitrógeno : nitrógeno-15 ( ¹⁵N , pesado) y nitrógeno-14 ( ¹⁴N , luz). E. coli cultivada en ¹⁵El medio N se transfirió al ¹⁴N medio, introduciendo el pesado ( ¹⁵N ) ADN a la luz ( ¹⁴⁾isótopo N ). Después de la primera ronda de replicación, el ADN contenía un isótopo pesado y uno ligero ( ¹⁵N - ¹⁴hebra híbrida N ). Después de la segunda ronda de replicación, tanto la híbrida como la totalmente luminosa ( ¹⁴N ) Se observó ADN. Esto indicó que el ADN se replicaba de forma semiconservativa, lo que permitía que cada hebra recién sintetizada (hija) permaneciera asociada con la hebra parental (molde). ^{[ 6 ]}

La replicación semiconservativa fue uno de los tres modelos propuestos originalmente ^{[ 3 ] [ 4 ]} para la replicación del ADN , siendo los otros dos la replicación conservadora ^{[ 7 ]} y la replicación dispersiva. ^{[ 8 ]}

• En el modelo conservativo de replicación, la doble hélice original actúa como plantilla mientras permanece intacta para producir una copia compuesta por dos nuevas hebras ^{[ 3 ] [ 7 ].}
• En el modelo semiconservativo de replicación, las hebras parentales se separan para unirse cada una con una hebra hija. ^{[ 3 ]}
• En el modelo dispersivo de replicación, las dos copias del ADN producidas contendrían una mezcla de ADN original y recién sintetizado. ^{[ 3 ] [ 8 ]}

La evidencia experimental del experimento de Meselson-Stahl estableció la replicación semiconservativa como el mecanismo de replicación del ADN aceptado. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Para que se produzca la replicación semiconservativa, la doble hélice del ADN debe separarse para que la nueva hebra molde pueda unirse a los pares de bases complementarias . Este proceso implica el desenrollamiento de la hélice por la enzima helicasa, la topoisomerasa, que alivia las tensiones del desenrollamiento, evitando que se enrolle demasiado. ^{[ 9 ]}

La tasa de replicación semiconservativa del ADN en una célula viva se midió por primera vez en E. coli infectada con el fago T4 . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Los resultados sugirieron que las cadenas de ADN se alargan mediante la rápida adición de nucleótidos, mientras que las bajas tasas de mutación indicaron una alta precisión del proceso de replicación. Por lo tanto, el proceso se mantiene preciso gracias a los mecanismos de reparación y corrección de errores . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

La replicación semiconservativa garantiza la transmisión precisa de información genética entre generaciones. Dado que se conserva una de las hebras originales, esta sirve como plantilla para la corrección de errores mediante mecanismos celulares que reparan pares de bases mal emparejados ^{[ 12 ].} En algunos organismos, las hebras parental e hija pueden distinguirse mediante la metilación de la hebra parental ^{[ 13 ]} , lo que permite que los mecanismos de reparación corrijan cualquier error en la hebra recién sintetizada. En ocasiones, a pesar de la alta precisión, los errores persistentes pueden contribuir a la variación genética ^{[ 12 ]} .

• Estructura molecular de los ácidos nucleicos: Estructura del ácido desoxirribonucleico
• replicación del ADN