DNA II – Como se replica el ADN?

En mi post anterior DNA I expliqué que era el ADN. Hoy voy a intentar explicar uno de los procesos más complejos de la vida, la replicación del DNA. Bienvenidos a la revelación de uno de los mayores misterios de la biología!

El DNA tiene dos propiedades especiales, es estable y fácil de replicar. Por eso fue escogido por la evolución (un tema que explicaré en próximos artículos) como el portador biológico de información. Un USB orgánico. Pero antes de todo, ¿por qué se replica el ADN?

El ciclo celular

La mayoría de las células siguen un simple ciclo: se dividen, crece, hacen su función (o simplemente viven) hasta que pueden dividirse otra vez (Figura 1). La replicación del DNA es la manera en que las células pueden dar su información genética a las futuras generaciones, perpetuar su linaje podría decirse. La importancia de esta replicación reside en el concepto de evolución, que, como ya he dicho, explicare en otro artículo. Hoy, lo importante es entender que cuando una célula se divide, proceso conocido como mitosis en células animales, las dos células resultantes tiene que poder sobrevivir. Replicando el DNA, cada célula hija recibe una copia del manual con toda la información necesaria para sobrevivir. Una especia de guía biológica de Macgyver.

_{Figura 1. El ciclo celular. Fuente: http://schoolbag.info/biology/living/57.html} .

El proceso de replicación

La replicación del DNA se basa en las propiedades de las bases nitrogenadas. - Uau, nombres científicaos! Si te sientes perdido o encuentras palabras técnicas a lo largo de este post, léete esta breve explicación. - Por lo tanto, solo tienes que acercar una adenina (A) a una timina (T) y se juntarás (¿magia? No, termodinámica pero este es un agujero de conejo en el que no vamos a entrar… aún).

- Oh, esto ha sido fácil- No tan rápido amigo. El ADN es una molécula muy sensible cuando esté en forma de una sola cadena, por eso siempre la encontramos en forma de doble hélice, pues es más estable (Figura 2). Por lo tanto, cada nucleótido posee ya una pareja y es estable. Aún que una posible pareja se encuentra cerca, los nucleótidos ya emparejados no se separaran para unirse a otro nucleótido. ¿Cómo soluciona la biología este problema

_{Figure 2. ADN en forma de doble hélice. Fuente: http://www.sciencebuddies.org/blog/2013/04/celebrating-dna-and-the-history-of-the-double-helix.php} .

La maquinaria de replicación

Proteínas. La respuesta es casi siempre proteínas. Recuerda, las proteínas son los robots que ejecutan las órdenes del ADN. Permítanme presentarles uno de los robots orgánicos más famoso, la ADN polimerasa. Esta proteína, junto con una cuantas más, es la responsable de abrir la doble cadena de DNA separando las dos cadenas individuales. Entonces, al estar los nucleótidos separados, sin pareja, pueden unirse a otros nucleótidos cercanos. En realidad, para ser más precisos, la ADN polimerasa los aplasta juntos hasta que se juntan.

La ADN polimerasa no solo crea una nueva cadena añadiendo un nucleótido después de otro, sino que comprueba si ha hecho un buen trabaja antes de pasar al siguiente (Figura 3). I-N-C-R-E-Í-B-L-E. Puede añadir casi mil nucleótidos por segundo, cometiendo cerca de un solo error por cada 10^(9) nucleótidos (1). Casi ni un error verdad? MENTIRA. Cuestiónalo todo!.

Antes de continuar, mirar en este video cómo funciona la replicación!

Errores

Tú eres un error de replicación, y uno afortunado. 1 error cada 1000000000 nucleótidos no parece tanto, ¿verdad? Vamos a hacer un poco de números:

Una célula humana contiene aproximadamente 1.15·10^(10) nucleótidos (1). Por lo tanto, cada vez que se replica el ADN de una célula, se cometen unos 11.5 errores. Tu vida empieza como una única célula, mientras que un humano tiene aproximadamente 3.72·10^(13) (2), es decir, en el orden de mil billones. -estos números son increíblemente grandes, es difícil imaginar mil billones de algo en tu cabeza. La biología es la vez pequeña y enorme. Increíble.-

Si haces las mates, te darás cuenta que solo se requieren unas 40 replicaciones para llegar a este número (sí, exponenciales amigo). En realidad este número no es correcto, pues muchas células solo se dividen una vez o viven unos pocos días. Se cree que aproximadamente durante la vida de una persona el número de divisiones celulares se acerca al cuatrillón (1015) según Wikipedia. Aunque no sea correcto, es una buena aproximación para estos cálculos. Por lo tanto, durante tu vida, se producen unos 11.5 cuatrillones de errores en tu ADN. Perfecto, ¿deberíamos estar muertos no? Falso, otra vez.

Un error en el ADN se conoce como una mutación. La mayoría de las mutaciones se dan en regiones del ADN que, aparentemente, no codifican para nada, con lo que no tienen efecto alguno. Otras causaran cambios en proteínas sin afectar a la función de estas. Del resto, la mayoría te mataran, y las que quedan cambiaran el color de tus ojos, la longitud de tus brazos, la forma de tu calavera, los niveles de oxígeno que tus células pueden absorber, la facilidad con la que aprendes nuevos idiomas…

Conclusiones

El ADN se replica usando proteínas que abren la doble hélice y crean una segunda copia, de forma que cada célula resultante de una división se queda con una copia. Durante la replicación se producen errores, también conocidos como mutaciones. Estas mutaciones son la base de la EVOLUCIÓN.

Espero que os haya gustado el artículo. ¿Tienes preguntas? Coméntalas y con gusto las responderé! ¿Has pensado en algo que te gustaría saber? Pregunta! El próximo artículo será sobre OMG (vamos a empezar un debate!). Sígueme para aprender sobre Biotecnología

Bibliografía

1 - Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (1997). Molecular Biology of the Cell (Garland Science, New York, 2002).
2 - Bianconi, E., Piovesan, A., Facchin, F., Beraudi, A., Casadei, R., Frabetti, F. & Perez-Amodio, S. (2013). An estimation of the number of cells in the human body. Annals of human biology, 40(6), 463-471