genética

ALTERACIONES DEL CICLO CELULAR

Lo habitual es que después de un período S de síntesis se produzca una mitosis o cariocinesis seguida de una citocinesis. Sin embargo, en ocasiones en algunos tipos de células animales o vegetales de forma natural o bien mediante tratamientos con determinados compuestos, es posible obtener variaciones en el ciclo de división.

Las principales variaciones en el proceso de división celular se han resumido en la siguiente tabla:

VARIACIONES EN EL CICLO DE DIVISIÓN CELULAR
Variaciones en la Replicación y reparto del material hereditario	Endorreduplicación: Varios períodos S sucesivos sin entrar en mitosis. Cuadruplocromosomas. Politenia (cromosomas gigantes de Drosophila melanogaster).
	Haplocromosomas: Dos mitosis sucesivas sin período S entre ambas.
Variaciones que afectan  a los estadíos mitóticos	Endomitosis: No desaparece la membrana nuclear, mitosis dentro del núcleo. Aparecen células poliploides.
	Variaciones en la anafase: inhibición de la formación del huso acromático. Con colchicina (c-mitosis) mediante anoxia (a-mitosis). Se duplica el número de cromosomas y aparece una célula poliploide.
	No reorganización del nucleolo: por mutaciones en la ARN Polimerasa I
Variaciones que afectan a la citocinesis en relación con la cariocinesis	Cariocinesis sin Citocinesis: La cafeína inhibe la citocinesis, aparecen células binucleadas (con dos núcleos)
	Citocinesis sin Cariocinesis: el bromuro de etidio provoca que las células se paren en profase y se reparta el citoplasma (citocinesis) sin haberse repartido el material del núcleo.
	Citocinesis en células anucleadas: en algunos organismos en determinados momentos se observa que células sin núcleo reparten su citoplasma.

CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN EN BACTERIAS: ÚNICO PUNTO DE ORIGEN, REPLICÓN

Como ya hemos visto la replicación en bacterias se ajusta al modelo semiconservativo. En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y, a partir de este único punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación. El cromosoma bacteriano ser una unidad de replicación se le denomina replicón.

El origen de replicación en E. coli es una secuencia de 245 pb que contiene una secuencia de 13 pb repetida tres veces en tándem. Además esta región contiene cuatro zonas de unión a la proteína Dna A que se encarga de separar las hélices para comenzar la replicación.

Cuando las moléculas de ADN circular se replican se observan lo que se denominan "ojos o burbujas" de replicación. La forma que adoptan los intermediarios de la replicación se parece a de la letra griega  θ. 

Burbuja	Forma θ

EUCARIONTES: MUCHOS ORÍGENES DE REPLICACIÓN. MÚLTIPLES REPLICONES.

La principal diferencia de la replicación de virus y bacterias con la replicación de eucariontes radica en que los eucariontes poseen muchos orígenes de replicación, probablemente debido a la enorme cantidad de ADN que poseen y a que su material hereditario en la inmensa mayoría de los casos esta repartido en varias moléculas de ADN distintas o varios cromosomas. Por tanto, los eucariontes tienen en cada cromosoma muchos orígenes de replicación, y como consecuencia, muchos replicones (unidades de replicación).

Esquema con múltiples orígenes de replicación	Muchos orígenes de replicación en D. Melanogaster

DIRECCIÓN DE SÍNTESIS 5' - 3', BIDIRECCIONAL

Las ADN polimerasas de E.coli (las enzimas encargadas de sintetizar ADN) solamente saben sintetizar ADN en la dirección 5' - 3'. Es decir, solamente son capaces de añadir nucleótidos al extremo 3' OH de otro nucleótido trifosfato. Las ADN polimerasas necesitan un extremo 3' OH al que añadir nucleótidos trifosfato para comenzar la síntesis de ADN.

La replicación del ADN en E. coli es bidireccional, ya que a partir de un punto de origen progresa en dos direcciones opuestas, existiendo dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación. Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación, una de las hélices se sintetiza de forma continua, la hélice conductora (también llamada hélice líder), mientras que la otra hélice se sintetiza de manera discontinua, hélice retardada (también llamada hélice retrasada), a base de fragmentos cortos. Si se observan simultáneamente las dos horquillas de replicación, a un lado del origen la hélice de nueva síntesis se polimeriza de forma continua, mientras que al otro lado del origen se polimeriza de forma discontinua.

Para demostrar que la replicación es bidireccional se pueden realizar experimentos que se denominan de pulso y caza, en los que la célula es expuesta durante un breve periodo de tiempo en un medio con timidina tritiada  TH³ (pulso) y después se pasa a un medio con timidina no radiactiva (fría) en exceso (caza). Posteriormente se extiende el ADN se un portaobjetos y después se realiza una autorradiografía.

Replicación bidireccional: Experimento de pulso y caza

SEMIDISCONTINUA, FRAGMENTOS DE OKAZAKI

Debido al antiparalelismo de las dos hélices del ADN y a que las ADN polimerasas solamente saben sintetiza ADN en la dirección 5'P - 3'OH, la síntesis de una de las hebras se puede realizar de forma continua, mientras que la otra hélice para poder sintetizarla al mismo tiempo se necesita polimerizarla a base de ir añadiendo pequeños fragmentos (fragmentos o piezas de Okazaki). Como una hélice se sintetiza de forma continua y la otra lo hace de forma discontinua, se dice que la Replicación es Semidiscontinua.

INICIACIÓN MEDIANTE ARN CEBADOR

Como ya hemos dicho anteriormente, las ADN polimerasas solamente saben sintetizar ADN en la dirección 5' - 3' añadiendo nucleótidos al extremo 3' OH de otro nucleótido. Para que puedan iniciar la síntesis de ADN necesitan un extremo 3' OH al que ir añadiendo nucleótidos, y ese extremo 3' OH lo suministra un ARN de pequeño tamaño alrededor de 25 a 30 ribonucleótidos que se denomina ARN cebador o "primer".

La síntesis de ADN comienza, por tanto, sintetizando un  corto segmento de ARN denominado cebador, dicho cebador lo sintetiza un enzima denominado Primasa. La Primasa es una ARN polimerasa que utiliza como molde ADN. Todos los fragmentos de Okazaki comienzan por un Cebador. Posteriormente, la Holoenzima de ADN polimerasa III lleva a cabo la síntesis del fragmento de ADN correspondiente hasta llegar al siguiente cebador. En ese momento, la ADN polimerasa I sustituye a la Holoenzima de ADN polimerasa III. La ADN polimerasa I se encarga de retirar el ARN cebador mediante su actividad exonueótídica 5'P - 3' OH y al mismo tiempo rellena el hueco sintetizando ADN.

Por último, los dos fragmentos de Okazaki tienen que unirse, es necesario enlazar el extremo 3'OH de un fragmento con el 5'P del siguiente fragmento. Dicha labor de sellado y unión de los sucesivos fragmentos la realiza la Ligasa.