b'\n_START_ARTICLE_\nReplicaci\xc3\xb3n de ADN\n_START_PARAGRAPH_\nEl proceso de replicaci\xc3\xb3n, autorreplicaci\xc3\xb3n,  duplicaci\xc3\xb3n o autoduplicaci\xc3\xb3n de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia id\xc3\xa9ntica). De esta manera de una mol\xc3\xa9cula de ADN \xc3\xbanica, se obtienen dos o m\xc3\xa1s "r\xc3\xa9plicas" de la primera y la \xc3\xbaltima. Esta duplicaci\xc3\xb3n del material gen\xc3\xa9tico se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que los dos pol\xc3\xadmeros complementarios del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la s\xc3\xadntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble h\xc3\xa9lice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementaci\xc3\xb3n entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse id\xc3\xa9nticamente, lo que permite que la informaci\xc3\xb3n gen\xc3\xa9tica se transmita de una c\xc3\xa9lula madre a las c\xc3\xa9lulas hijas y es la base de la herencia del material gen\xc3\xa9tico._NEWLINE_La mol\xc3\xa9cula de ADN se abre como una cremallera, por ruptura de los puentes de hidr\xc3\xb3geno entre las bases complementarias en puntos determinados: los or\xc3\xadgenes de replicaci\xc3\xb3n. Las prote\xc3\xadnas iniciadoras reconocen secuencias de nucle\xc3\xb3tidos espec\xc3\xadficas en esos puntos y facilitan la fijaci\xc3\xb3n de otras prote\xc3\xadnas que permitir\xc3\xa1n la separaci\xc3\xb3n de las dos hebras de ADN form\xc3\xa1ndose una horquilla de replicaci\xc3\xb3n. Un gran n\xc3\xbamero de enzimas y prote\xc3\xadnas intervienen en el mecanismo molecular de la replicaci\xc3\xb3n, formando el llamado complejo de replicaci\xc3\xb3n o replisoma. Estas prote\xc3\xadnas y enzimas son hom\xc3\xb3logas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.\n_START_SECTION_\nSecuencial y bidireccional desde puntos fijos\n_START_PARAGRAPH_\nLos or\xc3\xadgenes de replicaci\xc3\xb3n son los puntos fijos a partir de los cuales se lleva cabo la replicaci\xc3\xb3n, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. Por otro lado, la replicaci\xc3\xb3n se lleva a cabo bidireccionalmente, es decir, a partir de cada origen se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos.\n_START_SECTION_\nEl origen de replicaci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nLa cantidad de ADN que se puede sintetizar a partir de un \xc3\xbanico origen de replicaci\xc3\xb3n se denomina replic\xc3\xb3n o unidad funcional de replicaci\xc3\xb3n. El genoma bacteriano es un replic\xc3\xb3n \xc3\xbanico circular. En organismos eucari\xc3\xb3ticos, la replicaci\xc3\xb3n del ADN se inicia en m\xc3\xbaltiples or\xc3\xadgenes a la vez (hay uno cada 20 kb aproximadamente), es decir, hay varios replicones.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Los experimentos realizados por Cairns (1963) con bacterias Escherichia coli permitieron determinar la existencia de ese punto fijo u origen de replicaci\xc3\xb3n a partir del cual el genoma empezaba a replicarse. Los experimentos consist\xc3\xadan en mantener un cultivo de E. coli creciendo en un medio que conten\xc3\xada timidina tritiada (timina marcada con tritio), de forma que el ADN quedara marcado radiactivamente pudiendo efectuarse una autorradiograf\xc3\xada. A continuaci\xc3\xb3n se observaba al microscopio. Los resultados indicaban que la replicaci\xc3\xb3n en E. coli se iniciaba en un punto concreto (OriC).\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nSecuencialidad\n_START_PARAGRAPH_\nSueoka y Yoshikawa (1963) realizaron estudios gen\xc3\xa9ticos de complementaci\xc3\xb3n de mutaciones que permitieron determinar que desde los or\xc3\xadgenes la replicaci\xc3\xb3n avanza de forma secuencial. Trabajaron con Bacillus subtilis porque era posible obtener cultivos sincronizados de forma que todas las c\xc3\xa9lulas del cultivo estuvieran en la misma fase del ciclo celular. El m\xc3\xa9todo consist\xc3\xada en la conjugaci\xc3\xb3n bacteriana de cepas silvestres con cepas mutantes incapaces de sintetizar determinados amino\xc3\xa1cidos. Conociendo la localizaci\xc3\xb3n de los genes que codifican las prote\xc3\xadnas implicadas en la s\xc3\xadntesis de los diferentes amino\xc3\xa1cidos en el cromosoma bacteriano, y haciendo crecer las bacterias receptoras en un "medio m\xc3\xadnimo" (donde s\xc3\xb3lo pudiesen crecer las que hubieran recibido alguno de estos genes), al extraer ADN a diferentes tiempos se observ\xc3\xb3 que, tras la \xc3\xbaltima extracci\xc3\xb3n aparec\xc3\xada con mayor frecuencia el gen implicado en la s\xc3\xadntesis de uno de los amino\xc3\xa1cidos (el correspondiente a la "posici\xc3\xb3n 1"), que el gen adyacente implicado en la s\xc3\xadntesis de otro amino\xc3\xa1cido ("posici\xc3\xb3n 2"). De la misma forma, el gen que ocupaba la "posici\xc3\xb3n 3" aparec\xc3\xada con menor frecuencia que el que ocupaba la "posici\xc3\xb3n 2", y as\xc3\xad sucesivamente._NEWLINE_Como los primeros genes en replicarse en la bacteria donadora ser\xc3\xadan los primeros en transferirse, el experimento permiti\xc3\xb3 demostrar, a partir de las frecuencias relativas de los diferentes genes en las bacterias receptoras, que la replicaci\xc3\xb3n sigue un orden (es secuencial).\n_START_SECTION_\nLa replicaci\xc3\xb3n avanza en forma de horquilla\n_START_PARAGRAPH_\nDebido a que en la c\xc3\xa9lula ambas cadenas de la doble h\xc3\xa9lice de ADN se duplican al mismo tiempo, \xc3\xa9stas deben separarse para que cada una de ellas sirva de molde para la s\xc3\xadntesis de una nueva cadena. Por eso, la replicaci\xc3\xb3n avanza con una estructura en forma de horquilla form\xc3\xa1ndose una burbuja u ojo de replicaci\xc3\xb3n (tambi\xc3\xa9n llamada estructura \xce\xb8 cuando el ADN es circular debido a la similaridad entre la letra griega y la forma que adopta el cromosoma bacteriano en estados intermedios de replicaci\xc3\xb3n, no obstante pudiendo aparecer estructuras alternativas),\xe2\x80\x8b que avanza en direcci\xc3\xb3n a la regi\xc3\xb3n de ADN no duplicado dejando atr\xc3\xa1s los dos moldes de ADN de cadena simple donde se est\xc3\xa1 produciendo la replicaci\xc3\xb3n.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nBidireccionalidad\n_START_PARAGRAPH_\nEl movimiento de la horquilla es bidireccional en la mayor\xc3\xada de los casos, es decir, a partir de un punto se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos. Esto ocurre en la mayor\xc3\xada de los organismos, pero se dan excepciones en algunos procariontes debido a que los mecanismos de replicaci\xc3\xb3n que tienen lugar dependen de la propia estructura de su material hereditario (si el ADN es circular, lineal, bicatenario o monocatenario).\xe2\x80\x8b As\xc3\xad, en casos particulares como el ADN mitocondrial, algunos pl\xc3\xa1smidos y algunos genomas monocatenarios de fagos peque\xc3\xb1os, la replicaci\xc3\xb3n se da unidireccionalmente pudiendo haber uno o dos or\xc3\xadgenes de replicaci\xc3\xb3n._NEWLINE_No obstante, la replicaci\xc3\xb3n se puede considerar, de forma general, bidireccional._NEWLINE_La evidencia experimental del crecimiento bidireccional de la hebra de ADN viene dada por una t\xc3\xa9cnica basada en el marcaje radiactivo del ADN usando timidina marcada con tritio. Primero se a\xc3\xb1ade timidina sin marcar y luego marcada con tritio; siguiendo el rastro de tritio se observa hacia d\xc3\xb3nde se ha replicado la mol\xc3\xa9cula de ADN.\xe2\x80\x8b Tambi\xc3\xa9n se puede, mediante el recuento de copias de genes marcadores, determinar si la replicaci\xc3\xb3n es unidireccional o bidireccional. Otras t\xc3\xa9cnicas se basan en medir la distancia desde los ojos de replicaci\xc3\xb3n hasta los extremos de un ADN lineal (o circular convertido en lineal mediante enzimas de restricci\xc3\xb3n).\n_START_SECTION_\nSemidiscontinua\n_START_PARAGRAPH_\nLa replicaci\xc3\xb3n siempre se produce en sentido 5\' \xe2\x86\x92 3\', siendo el extremo 3\'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongaci\xc3\xb3n del ADN. Esto plantea un problema, y es que las cadenas tienen que crecer simult\xc3\xa1neamente a pesar de que son antiparalelas, es decir, que cada cadena tiene el extremo 5\' enfrentado con el extremo 3\' de la otra cadena. Por ello, una de las cadenas deber\xc3\xada ser sintetizada en direcci\xc3\xb3n 3\' \xe2\x86\x92 5\'._NEWLINE_Este problema lo resolvieron los cient\xc3\xadficos japoneses Reiji Okazaki y Tsuneko Okazaki en la d\xc3\xa9cada de 1960, al descubrir que una de las nuevas cadenas de ADN se sintetiza en forma de trozos cortos que, en su honor, se denominan fragmentos de Okazaki. Su longitud suele variar entre 1000 y 2000 nucle\xc3\xb3tidos en las bacterias y entre 100 y 400 nucle\xc3\xb3tidos en eucariontes._NEWLINE_La cadena que se sintetiza en el mismo sentido que avanza la horquilla de replicaci\xc3\xb3n se denomina hebra adelantada (en ingl\xc3\xa9s, leading strand, que a veces se traduce por l\xc3\xadder o conductora) y se sintetiza de forma continua por la ADN polimerasa, mientras que la que se sintetiza en sentido contrario al avance se denomina hebra rezagada o retrasada (en ingl\xc3\xa9s, lagging strand), cuya s\xc3\xadntesis se realiza de forma discontinua teniendo que esperar a que la horquilla de replicaci\xc3\xb3n avance para disponer de una cierta longitud de ADN molde.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nModo de operaci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nEn cada horquilla de replicaci\xc3\xb3n, el ADN polimerasa y otras enzimas sintetizan dos nuevas cadenas de ADN que son complementarias respecto a las dos cadenas originales. Durante este proceso, el ADN polimerasa reconoce una base nucleot\xc3\xaddica no apareada de la cadena original y la combina con un nucle\xc3\xb3tido libre que tiene la base complementaria correcta. Luego, el ADN polimerasa cataliza la formaci\xc3\xb3n de nuevos enlaces covalentes que ligan el fosfato del nucle\xc3\xb3tido libre entrante con el az\xc3\xbacar del nucle\xc3\xb3tido previamente agregado en la cadena hija en crecimiento. De esta forma, el ADN polimerasa sintetiza el esqueleto de az\xc3\xbacar-fosfato de la cadena hija._NEWLINE_Los ADN polimerasas tambi\xc3\xa9n realizan otras funciones durante el proceso de replicaci\xc3\xb3n. Adem\xc3\xa1s de participar en la elongaci\xc3\xb3n, desempe\xc3\xb1an una funci\xc3\xb3n correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3\', que les confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de \xc3\xa9ste. Es importante que existan estos mecanismos de correcci\xc3\xb3n ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del ADN dar\xc3\xadan lugar a mutaciones.\n_START_SECTION_\nIniciaci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nMediante consumo de ATP en direcci\xc3\xb3n a la horquilla de replicaci\xc3\xb3n, es decir, en direcci\xc3\xb3n 3\' \xe2\x86\x92 5\' en la hebra rezagada y 5\' \xe2\x86\x92 3\' en la hebra adelantada, la helicasa act\xc3\xbaa rompiendo los puentes de hidr\xc3\xb3geno que mantienen unida la doble h\xc3\xa9lice.\xe2\x80\x8b El siguiente conjunto de prote\xc3\xadnas reclutadas son las denominadas prote\xc3\xadnas SSB\xe2\x80\x8b encargadas de la estabilizaci\xc3\xb3n del ADN monocatenario generado por la acci\xc3\xb3n de las helicasas, impidiendo as\xc3\xad que el ADN se renaturalice o forme de nuevo la doble h\xc3\xa9lice, de manera que pueda servir de molde. Estas prote\xc3\xadnas se unen de forma cooperativa, por lo que su uni\xc3\xb3n al ADN conforme avanza la helicasa es r\xc3\xa1pida. Por otro lado, conforme las helicasas van avanzando se van generando superenrollamientos en la doble cadena de ADN por delante de la horquilla y si \xc3\xa9stos no fueran eliminados, llegado a un punto el replisoma ya no podr\xc3\xada seguir avanzando. Las topoisomerasas son las enzimas encargadas de eliminar los superenrollamientos cortando una o las dos cadenas de ADN y pas\xc3\xa1ndolas a trav\xc3\xa9s de la rotura realizada.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nElongaci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nEn el siguiente paso, el ADN Pol III cataliza la s\xc3\xadntesis de las nuevas cadenas a\xc3\xb1adiendo nucle\xc3\xb3tidos sobre el molde. Esta s\xc3\xadntesis se da bidireccionalmente desde cada origen, con dos horquillas de replicaci\xc3\xb3n que avanzan en sentido opuesto. Cuando el avance de dos horquillas adyacentes las lleva a encontrarse, es decir, cuando dos burbujas se tocan, se fusionan, y cuando todas se han fusionado todo el cromosoma ha quedado replicado._NEWLINE_Puesto que el ADN Pol III necesita de un extremo 3\'-OH libre, es necesario que un ARN primasa catalice la formaci\xc3\xb3n de un fragmento corto espec\xc3\xadfico de ARN llamado cebador, que determinar\xc3\xa1 el punto por donde la ADN polimerasa comienza a a\xc3\xb1adir nucle\xc3\xb3tidos. As\xc3\xad, durante la s\xc3\xadntesis, en cada horquilla de replicaci\xc3\xb3n se van formando dos copias nuevas a partir del cebador sintetizado en cada una de las dos hebras de ADN que se separaron en la fase de iniciaci\xc3\xb3n, pero debido a la unidireccionalidad de la actividad polimerasa de la ADN Pol III, que s\xc3\xb3lo es capaz de sintetizar en sentido 5\xc2\xb4 \xe2\x86\x92 3\', la replicaci\xc3\xb3n s\xc3\xb3lo puede ser continua en la hebra adelantada; en la hebra rezagada es discontinua, dando lugar a los fragmentos de Okazaki._NEWLINE_La mitad del d\xc3\xadmero del ADN Pol III sintetiza la hebra adelantada y la otra mitad la hebra rezagada.\xe2\x80\x8b La elongaci\xc3\xb3n de la hebra rezagada ocurre por medio del modelo del tromb\xc3\xb3n._NEWLINE_En la hebra rezagada, cuando el\xc2\xa0ADN Pol III hace contacto con el extremo de otro fragmento de Okazaki contiguo, el cebador de ARN de \xc3\xa9ste es eliminado y los dos fragmentos de Okazaki de ADN reci\xc3\xa9n sintetizado son unidos. Una vez se han juntado todos se completa la doble h\xc3\xa9lice de ADN. La eliminaci\xc3\xb3n de cebadores tambi\xc3\xa9n se da en la hebra conductora, de s\xc3\xadntesis continua, pero debido a que en \xc3\xa9sta hay un solo cebador es un proceso que s\xc3\xb3lo tiene lugar una vez, mientras que en la hebra rezagada se dar\xc3\xa1 tantas veces como fragmentos de Okazaki haya._NEWLINE_En la eliminaci\xc3\xb3n del cebador (tambi\xc3\xa9n denominado iniciador o primer) intervienen dos enzimas: por un lado el\xc2\xa0ADN Pol I, que va eliminando el ARN con su actividad exonucleasa 3\' \xe2\x86\x92 5\' y simult\xc3\xa1neamente rellenando con ADN mediante su actividad polimerasa 5\' \xe2\x86\x92 3\' (proceso denominado nick-traslation). Al final queda rotura (o "mella") entre el extremo 3\'-OH libre y el fosfato 5\' de la cadena sintetizada; por \xc3\xbaltimo, el\xc2\xa0ADN ligasa sella esa rotura catalizando la reacci\xc3\xb3n de condensaci\xc3\xb3n entre el grupo fosfato y el OH de la desoxirribosa del nucle\xc3\xb3tido contiguo, completando el enlace fosfodi\xc3\xa9ster; para ello, es preciso hidrolizar una mol\xc3\xa9cula de ATP.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Nota: diversos autores difieren en los enzimas implicados en esta etapa. Para algunos no es el propio ADN Pol I la que rellena el hueco tras eliminar el primer, sino que lo hace el ADN Pol III (la misma que polimeriza el resto de la cadena). Del mismo modo, algunos autores siguen empleando el t\xc3\xa9rmino ribonucleasa o (RNasa) para referirse al ADN Pol I en esta etapa, ya que hasta hace poco se desconoc\xc3\xada que la propia ADN Pol I ten\xc3\xada la capacidad exonucleasa 5\' \xe2\x86\x92 3, y se pensaba que esto lo realizaba otro enzima, que recib\xc3\xada este nombre gen\xc3\xa9rico.\n_START_SECTION_\nTerminaci\xc3\xb3n (de los genomas lineales)\n_START_PARAGRAPH_\nEl final de la replicaci\xc3\xb3n se produce cuando al ADN polimerasa III se encuentra con una secuencia de terminaci\xc3\xb3n. Se produce entonces el desacople de todo el replisoma y la finalizaci\xc3\xb3n de la replicaci\xc3\xb3n.'