Inicio > Historias > A tumba abierta
~ 2002-05-06

Desde hace unos días llevo buscando imágenes de la horquilla de replicación del ADN. Para ilustrar, me digo, la explicación que tengo en mente contar. Para facilitar la comprensión de un proceso que es a la vez delicado, complejo y algo torpón. Pensaba remachar bien la idea de que los globitos de colores y la pulcra línea doble, como una vía de tren, que se separa en dos hebras independientes es apenas una representación, una imagen, un icono, que las cosas no pasan así, que dentro de la célula son más complicadas, menos claritas, más apelotonadas y confusas. Pensaba ponerlo todo muy didáctico, marcado con As y Bs y aquí donde ven ustedes esto, etcétera etcétera.

Pero he decidido que no, que a la porra. Que las palabras deben bastar y sobrar, que esto es una bitácora, un sitio de palabras, y que ustedes disculparán las necesarias incorrecciones y simplificaciones de esta entrada, porque no quiero darles un curso de biología molecular ni ofrecerles un refrito de un libro de texto. Quiero contar una historia. Y voy a usar tres acrónimos nada más.

La doble hélice de ADN es, ya lo dice el nombre, doble: está compuesta de dos hebras individuales que son difíciles de romper. Pero no muy difíciles de separar: la estructura se mantiene doble por medio de unos enlaces químicos relativamente débiles. Esto nos viene muy bien, porque para generar una copia de ADN es necesario que las dos hebras individuales se separen. Aquí es donde, en los libros básicos de biología, se dice ¡Abracadabra!, las hebras quedan separadas, cada una de ellas sirve de molde a una hebra nueva y complementaria, y donde antes teníamos una doble hélice ahora tenemos dos, chin pum.

Pues no, eso no me vale. Estudiemos ese Abracadabra, porque las cosas no pasan por magia potagia, algo hace que pasen. De modo que vamos a mirar lo que pasa más de cerca. Los lugares donde el ADN se está replicando (el palabro es traducción directa del inglés, pero a mí me vale porque se está creando una réplica), parecen ojales abiertos en un hilo. Y la analogía es buena: si toman un hilo, o un cordón de esos formados por hebras más finas entrelazadas, e insertan un dedo para separar las hebras, y empujan un poco, abren un ojal en el hilo. El ADN hace un poco lo mismo: abriendo la doble hélice en zonas aisladas de la molécula, no hace falta cortar nada para que la replicación tenga lugar.

El “dedo” que empuja la doble hélice, dejando atrás dos hebras separadas, tiene forma de donut y se llama helicasa. No hay misterios en la nomenclatura en biología, aunque sí mucho caos. En general, el nombre de una molécula describe su función. Helicasa, separa la hélice. Fácil.

Así que tenemos una molécula como un anillo (o como una tuerca, o una florecilla, porque el anillo está formado por seis unidades) que a medida que avanza va separando la doble hélice en un ojal de dos cadenas simples. Delante del donut, la doble hélice está sometida al mismo tipo de fuerzas que nuestro hilo del ejemplo anterior, es decir: tenderá a apelotonarse en lo que se llama una superhélice, porque la doble hebra se organiza a la vez en una hélice, como el cable de un teléfono cuando hemos estado dándole vueltas en el mismo sentido durante un rato. Y detrás del donut-helicasa, las dos hebras individuales tenderán a volver a juntarse, porque químicamente esa es la forma más estable de la molécula. Pero eso no se puede tolerar, porque para que la replicación tenga lugar las hebras deben estar separadas. Así que otras proteínas acuden y se fijan a las hebras individuales para mantenerlas separadas. Estas proteínas se llaman SSBPs (ningún misterio aquí tampoco; son las iniciales en inglés de su nombre, que significa “proteínas que se unen a la cadena simple”; toma ya complicación).

No basta abrir el ojal y estabilizarlo. Cada una de las dos cadenas simples, individuales, ha de generar una copia complementaria de sí misma. De esto se encarga, agárrate que viene curva, una polimerasa de ADN: una molécula cuya función es generar un polímero de ADN. ¿Más clarito? La polimerasa es responsable de la replicación, la gran jefa, el motor. Por donde ella pasa, nace una nueva cadena simple de ADN, unida a la cadena “madre”, que sirve de molde.

Una cosa curiosa es que las polimerasas tienen direccionalidad: sólo funcionan en un sentido, como una locomotora sin marcha atrás. Cada cadena simple de ADN también tiene direccionalidad. No nos meteremos en esto, es cosa de la estructura química de la hebra; baste decir que una de las hebras “apunta” a un lado, y la otra, al opuesto. Cuando la polimerasa se une a una de ellas, se moverá o bien hacia la horquilla de replicación o bien en sentido opuesto, porque la dirección de la cadena a la que la polimerasa se une determina la dirección en que se mueve.

Cuando la polimerasa se mueve hacia la bifurcación de la horquilla de replicación, donde la helicasa está haciendo de las suyas, es porque está replicando lo que se llama la cadena “líder”. Aquí no hay complicaciones: la polimerasa llega, se une, y replica, sin perder el tiempo en tontunas.

Para replicar la otra cadena, la polimerasa se tiene que mover en la dirección opuesta, alejándose de la horquilla, y uno pensaría que se puede usar la misma estrategia: polimerasa llega, polimerasa replica, piruleta para la polimerasa por ser buena.

Pero no. Más quisieran miles de estudiantes. Por alguna razón, en esta cadena la polimerasa se nos vuelve tartaja y no puede replicarla toda de una. El proceso es más o menos asina:

Entra en escena una proteína nueva: la primasa. La función de esta criaturilla es generar unos trocitos muy pequeños de ARN, de apenas unas pocas bases de longitud. El ARN se puede unir a la cadena madre de ADN sin problemas: se parece mucho y también tiene 4 bases complementarias. Una vez ha generado estos trocitos de ARN, la primasa se suelta. El ARN actúa un poco como señuelo, de manera que la polimerasa se une a estas áreas de doble cadena (una de ADN y la otra de ARN) recién formada, y avanza un trocito. Y se suelta también. Esto pasa a la vez a lo largo de toda la cadena “retrasada” (en inglés se llama así, “lagging”), de modo que al final lo que tenemos son muchos trocitos de ARN pegados a trocitos un poquito más grandes de ADN nuevo, todos en fila india, consecutivos pero no unidos entre sí, como vagones de tren sin ensamblar. Estos “retales” tienen el eufónico nombre de fragmentos de Okazaki.

Sí, bueno, pero ¿qué chapuza es esta? Esta cadena nueva no es una hebra continua de ADN como la otra: es una sucesión de fragmentos, cada uno de los cuales empieza con un trozo de ARN. Esto no es serio. Además, no nos vale; esta doble hélice que está naciendo es un asquito y no va a funcionar. Necesitamos que sea toda ella de ADN, y sin junturas: cada cadena lisita y continua.

Para arreglarlo hacen falta (ya queda poco, paciencia), ¡dos proteínas más! Qué sorpresa, ¿eh? Una de ellas es un tipo diferente de DNA polimerasa, que llega y va eliminando los trocitos cortos de ARN, sustituyéndolos por sus equivalentes de ADN. Así que ahora los fragmentos de Okazaki son ya todo ADN.

Sí, pero siguen siendo fragmentos. Todos juntitos, pero fragmentos, no una sola cadena. No haya pánico. La última proteína del cuento es, jamás se lo podrán imaginar, una ligasa. Que liga. O sea, que une los fragmentos entre sí. Tras su paso, los fragmentos de la nueva cadena hija quedan impecablemente unidos, y ya tenemos las dos cadenas hijas, cada una de ellas acopladita a su cadena madre.

Mientras tanto, la helicasa ha seguido agrandando el ojal, dejando más trozo de ADN abierto a la replicación. Delante de ella, la doble hélice estaría hecha un gurruño impenetrable de superhélices superenrolladas supercompactadas, de no ser por... Sí, por ooootra proteína: la topoisomerasa, que, como su nombre casi indica, se ocupa de resolver el superenrollamiento de la hélice y dejar que la helicasa siga avanzando sin atascarse (cosa que haría, porque el ADN superenrollado presenta un obstáculo superior a las fuerzas de la helicasa).

Y la guinda. Todo este tejemaneje tiene lugar en los alrededores de la zona donde el ojal se bifurca. Pero un ojal tiene dos bifurcaciones. ¿Qué pasa en la otra? Veo temblar a mis lectores, pero no hace falta, se explica rápido: pasa lo mismo. O casi. La cadena “líder” se convierte en la “retrasada” y viceversa. El centro del ojal se llama “origen de replicación” (toma ya creatividad), y a partir de él se van separando ambas horquillas, agrandando el ojal, y dejando a su paso dos cadenas dobles de ADN donde antes sólo había una. Un tipo especial de secuencia en el ADN determina qué zonas son origen de replicación.

(Nota obviable: Los lectores avispados se habrán dado cuenta de que el follón que tiene lugar en la cadena retrasada no puede ir tan rápido como en la otra. Cierto. De hecho, esa cadena forma un bucle que por un lado facilita la función de la polimerasa, y por otro compensa el ritmo más lento de replicación en esa cadena).

Pues ya está: esto es el “abracadabra” de la replicación del ADN, que no suele aparecer en los libros hasta que llegas a la Universidad.

Y ni he puesto dibujos ni nada.

Gracias por su atención.

Buf.


Comentarios (28)
Enviado por Daurmith el 2002-05-06 a las 00:04


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Comentarios

1
De: FIORELLA Fecha: 2003-04-20 04:54

BRABAZO!!EXCELENTE EXPLICACIÓN, INTENTABA ENTENDER ESO POR LIBROS Y HASTA CON UN PROFE Q HABLABA MONTÓN Y ESTA ES LA MEJOR MANERA, GRACIAS!!!



2
De: Daurmith Fecha: 2003-04-21 14:21

Fiorella: mil gracias. Comentarios como el tuyo son los que me hacen alegrarme muchísimo de haber empezado este blog y de atreverme, de cuando en cuando, a escribir entradas como esta. Me has alegrado el día :-)



3
De: Gely Fecha: 2003-05-29 08:28

Gracias, tu explicación me ha servido para comprender todo lo que los libros dicen sin tener ciudado que quienes los leen son simples mortales.



4
De: Daurmith Fecha: 2003-05-29 10:13

¿De verdad de la buena en serio que lo habéis captao? Porque esto no es un proceso trivial: se estudia en la carrera universitaria y admito que no es precisamente el mecanismo del botijo. ¿No me estaréis haciendo la pelota ni nada, verdad?

(Si no es así, y si de verdad se entiende la idea de la horquilla de replicación como está explicada en esta entrada, ¡vedme dar saltos de alegría hasta darle un cabezazo al techo!)



5
De: daniel Fecha: 2003-10-15 07:40

¡¡Felicitaciones!!eso fue genial,eres una de esas personas que se la juegan por hcer la vida universitaria mas facil
muchas gracias!!!!!



6
De: Daurmith Fecha: 2003-10-15 08:42

Pues no hay de qué, Daniel, un placer poder ayudar.

Eso sí: tengo el Google muy a mano; como vea yo un sólo plagio de aqueste humilde lugar usado para conseguir excelencias académicas... ;-P



7
De: ariana Fecha: 2005-11-08 02:47

De veras que estuvo genial logre conocer muchas cosas que desconocia y poder aumentar conocimiento gracias por compartir lo que sabes ..



8
De: Juan Carlos Gallego Gómez Fecha: 2005-11-11 14:35

Querido Daurmith

Me encantó tu texto y de suyo, se lo enviaré a mis estudiantes (más de 60) del curso Biología de la Célula, en el cual doy las clases de genética.

Me viene de perlas tu composición está genial, de hecho en mi clase usé unas analogías similares a las tuyas (lo del cordel casi igualito).

Un Abrazo y mil gracias



Juan Carlos Gallego-Gómez. B.Sc., Ph.D.

Immunovirology Group, Universitary Research Center
Sede de Investigación Universitaria, SIU.
Calle 62 # 52-59, torre 2, Piso 5°, Laboratorio 532.
Tel: 57 4 + 210 64 85/80. Fax: 57 4 + 210 64 81/ 510 60 47
Universidad de Antioquia
Medellín, COLOMBIA

jgallego@virologia.udea.edu.co



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De: Juan Carlos Gallego Gómez Fecha: 2005-11-11 14:38

Querido Daurmith

Me encantó tu texto y de suyo, se lo enviaré a mis estudiantes (más de 60) del curso Biología de la Célula, en el cual doy las clases de genética.

Me viene de perlas tu composición está genial, de hecho en mi clase usé unas analogías similares a las tuyas (lo del cordel casi igualito).

Un Abrazo y mil gracias



Juan Carlos Gallego-Gómez. B.Sc., Ph.D.

Immunovirology Group, Universitary Research Center
Sede de Investigación Universitaria, SIU.
Calle 62 # 52-59, torre 2, Piso 5°, Laboratorio 532.
Tel: 57 4 + 210 64 85/80. Fax: 57 4 + 210 64 81/ 510 60 47
Universidad de Antioquia
Medellín, COLOMBIA

jgallego@virologia.udea.edu.co



10
De: Daurmith Fecha: 2005-11-11 16:58

Me alegro muchísimo, Juan Carlos, y te agradezco a mi vez tanto los elogios como que des a material de esta bitácora un uso tan magnífico como la enseñanza. ¡Suerte en clase! :-)



11
De: Algernon Fecha: 2005-11-11 17:01

Google empieza a funcionar... ejem.



12
De: Anónimo Fecha: 2005-11-16 04:07

es maravilloso



13
De: Johandry Fecha: 2006-01-12 02:56

excelente!! Muy buena la manera de explicar fácil y sencillo un tema que es un tanto difícil. Gracias por tu explicación...



14
De: Gabriel Fecha: 2006-01-12 06:34

no hay palabras para describirte mi agradecimiento por redactar algo tan didactico e interesante que a su ves simplifica este tema complicado.

sinceramente te felicito, de verdad que es un trabajo excelente.

saludos



15
De: claudia Fecha: 2006-08-29 04:42

muchas pero muchisimas gracias...no sabes cuanto te adoro en este momento!



16
De: Roberto Fecha: 2007-03-02 05:57

Hey amigo, te falta lo mas importante: la regulacion de este proceso, me parece muy buena tu explicacion, pero desgraciadamente no podemos omitir, el paso importante; la sintesis de la cadena retrasada la realiza la ADNpol IV, así como la proteina que quita el ARN es la ADNpol (mu), que un tipo de ADNpol IV, de baja afinidad al ADN. y por supuesto la sintesis de la cadena lider la realiza la ADNpol III



17
De: Daurmith Fecha: 2007-03-02 08:35

Roberto, gracias por la crítica. Como habrás notado en la entrada, la explicación no tenía idea de ser exhaustiva, sino más bien una visión general. La regulación de todo el proceso es fascinante, y personalmente me hubiera puesto a hablar sin parar de la estructura de la DNApol III porque me encanta, pero entonces los árboles no hubieran dejado ver el bosque; y yo quería, en la medida de lo posible, mostrar el bosque, y no nombrar cada especie vegetal en él.



18
De: Phoenix Fecha: 2007-04-08 16:15

Excelente explicacion del mecanismo al que aces referencia i no menos entretenido. Me e reido muxisimo i a la vez he compredido mucho mejor el proceso del ADN. :D ojala y hubiera una explicacion como esta historieta para cada leccion. Mis grandes felicitaciones por esta obra. Si se convirtiera en un libro me lo compraria :D, Saludos y muchos animos a seguir realizando estas fantasticas composiciones.



19
De: Mariana Fecha: 2007-05-17 20:35

Hola! he encontrado de casualidad tu blog y me ha fascinado la explicación.. estudio Biología en la Universidad de Málaga y justamente hoy estuve toda la mañana intentando comprender más claramente lo que aquí me ha llevado hacerlo en un ratillo.. pero con la ayuda de una animación que también está muy bien.

http://207.207.4.198/pub/flash/24/menu.swf

Un Saludo!



20
De: BioMaxi Fecha: 2007-11-27 11:02

Impresionadito me he. Y no sé qué es lo más impresionante, si tu excelente descripción o el hecho de que no haya comentarios de estúpidos estudiantes sino todo lo contrario. Chapeau!



21
De: Tomi Fecha: 2008-05-05 21:20

Exelente!!!! esto me sirvio mucho.. mañana tengo una eveluación de este tema y no entendia nada hasta que ingrese en este blog... Mil gracias!!!!



22
De: Keodio Fecha: 2008-05-26 21:29

Para cuando un bonito libro con lenguaje humano y cachondo como el de esta bonitisisima explicación??si la biologia con el número de palabros adecuados es maravillosa xD
gracias por todo¡¡¡



23
De: KIMBERLY ARIZA FONTECHA Fecha: 2009-05-11 22:22

hola como estas bien y tu te quiero



24
De: KIMBERLY ARIZA FONTECHA Fecha: 2009-05-11 22:23

te amo



25
De: KIMBERLY ARIZA FONTECHA Fecha: 2009-05-11 22:24

ERES MI MEJOR AMIGA ERIKA



26
De: kelly Fecha: 2012-05-04 00:08

no entendi ni papa



27
De: micaela del tribillo Fecha: 2012-06-05 01:12

esto es muy especial aunque no estoy en la universidad esto es lo que me ponen (estoy en 7° grado en veeerdadd es muy duro pero esto guaaa uuu)
saludos bay micaela del tribillo



28
De: micaela del tribillo Fecha: 2012-06-05 01:31

olis esto estais superr,cool



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