En biología molecular , la replicación del ADN es el proceso biológico de producir dos réplicas idénticas de ADN a partir de una molécula de ADN original. [1] La replicación del ADN ocurre en todos los organismos vivos y actúa como la parte más esencial para la herencia biológica . Esto es esencial para la división celular durante el crecimiento y la reparación de los tejidos dañados, mientras que también asegura que cada una de las nuevas células reciba su propia copia del ADN . [2] La célula posee la propiedad distintiva de la división, lo que hace que la replicación del ADN sea esencial.
El ADN está formado por una doble hélice de dos hebras complementarias . La doble hélice describe la apariencia de un ADN de doble cadena que, por lo tanto, se compone de dos cadenas lineales que corren una frente a la otra y se retuercen para formar. [3] Durante la replicación, estas hebras se separan. Luego, cada hebra de la molécula de ADN original sirve como molde para la producción de su contraparte, un proceso denominado replicación semiconservadora . Como resultado de la replicación semiconservadora, la nueva hélice estará compuesta por una hebra de ADN original y una hebra recién sintetizada. [4] Los mecanismos celulares de corrección de pruebas y verificación de errores garantizanfidelidad para la replicación del ADN. [5] [6]
En una célula , la replicación del ADN comienza en lugares específicos, u orígenes de replicación , en el genoma [7] que contiene el material genético de un organismo. [8] El desenrollado del ADN en el origen y la síntesis de nuevas hebras, acomodadas por una enzima conocida como helicasa , da como resultado horquillas de replicación que crecen bidireccionalmente desde el origen. Varias proteínas están asociadas con la horquilla de replicación para ayudar en la iniciación y continuación de la síntesis de ADN . Lo más destacado es que la ADN polimerasa sintetiza las nuevas hebras al agregar nucleótidosque complementan cada hebra (plantilla). La replicación del ADN ocurre durante la etapa S de la interfase .
La replicación del ADN (amplificación del ADN) también se puede realizar in vitro (artificialmente, fuera de una célula). Las polimerasas de ADN aisladas de células y los cebadores de ADN artificiales se pueden utilizar para iniciar la síntesis de ADN en secuencias conocidas en una molécula de ADN molde. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR), la reacción en cadena de la ligasa (LCR) y la amplificación mediada por transcripción (TMA) son ejemplos. En marzo de 2021, los investigadores informaron evidencia que sugiere que una forma preliminar de ARN de transferencia , un componente necesario de la traducción , la síntesis biológica de nuevas proteínas de acuerdo con el código genético, podría haber sido una molécula replicadora en el desarrollo muy temprano de la vida, o abiogénesis . [9] [10]
El ADN existe como una estructura de doble cadena, con ambas cadenas enrolladas juntas para formar la doble hélice característica . Cada hebra simple de ADN es una cadena de cuatro tipos de nucleótidos . Los nucleótidos en el ADN contienen un azúcar desoxirribosa , un fosfato y una nucleobase . Los cuatro tipos de nucleótidos corresponden a las cuatro nucleobases adenina , citosina , guanina y timina , comúnmente abreviadas como A, C, G y T. La adenina y la guanina son bases de purina , mientras que la citosina y la timina son pirimidinas . Estos nucleótidos formanenlaces fosfodiéster , creando el esqueleto de fosfato-desoxirribosa de la doble hélice del ADN con las nucleobases apuntando hacia adentro (es decir, hacia la hebra opuesta). Las nucleobases se emparejan entre hebras a través de enlaces de hidrógeno para formar pares de bases . La adenina se empareja con la timina (dos enlaces de hidrógeno) y la guanina se empareja con la citosina (tres enlaces de hidrógeno ). [ cita requerida ]