UT2 - Flujo de información genética + Replicación del DNA - Contenido educativo
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Bien, vamos a comenzar la explicación de la segunda parte de este tema y está subdividida
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en tres grandes bloques, flujo de información genética o dogma central de la biología
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molecular, las mutaciones génicas y un pequeño apartado al final sobre algunos de los enzimas
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implicados en estos procesos de información genética, del flujo de información genética,
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que las podemos aislar y purificar para utilizarlas en técnicas de biología molecular.
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Así de entrada, uno podría pensar que, bueno, este es el índice que vamos a seguir,
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flujo de información genética, que es lo que trataremos en este primer vídeo de la segunda parte
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y trataremos cada uno de estos procesos, la replicación, la transcripción y la traducción del hernia mensajero
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en pequeños vídeos explicativos individuales para que sea más sencillo poder seguirlo
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y me parece también que lo podéis estudiar y asimilar mejor.
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Aunque estos tres procesos del flujo de información genética están muy relacionados.
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En el siguiente apartado veremos los conceptos más importantes sobre las mutaciones,
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especialmente las mutaciones génicas.
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Las mutaciones cromosómicas se tratan en el tema de citogenética.
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Y un último apartado sobre las enzimas que participan en todos estos procesos genéticos que podemos aislar y purificar para utilizarlas en biología molecular.
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Cada uno de estos bloques, como digo, estarán en pequeños vídeos explicativos para que sea más sencilla su estudio y asimilación.
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Cuando hablamos del flujo de información genética, ¿a qué nos referimos?
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Pues el flujo de información genética, digamos, también se lo conoce como, o se lo conocía como el dogma central de la biología molecular que fue enunciado por Watson y Francis Crick, o sea, por Francis Crick en el año 71, 1971.
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¿Qué es el flujo de información genética? Pues lo que postuló y lo que propuso es que la información genética que está contenida en el DNA, esta información genética que ya decíamos que es la información sobre cómo fabricar las herramientas que necesita la célula para poder funcionar,
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por tanto, la información de cómo debe funcionar esa célula, está almacenada en el DNA. Esto ya lo vimos, en el DNA nuclear, si es una célula eucariota, o en el DNA cromosómico-bacteriano, si estamos hablando de una célula prokaryota.
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El flujo de información genética lo que viene a enunciar es el proceso por el cual la información genética sigue un proceso y un flujo unidireccional que va desde el DNA hasta las proteínas, pasando por unas moléculas transitorias de RNA, el RNA mensajero.
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Dentro de este flujo de información genética unidireccional que jamás se puede dar al revés, es decir, a partir de la secuencia de una proteína yo nunca podré obtener, teóricamente, la secuencia del DNA de su gen,
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Bien, dentro de este flujo de información genética se distinguen diferentes procesos que lleva a cabo y procedimientos que lleva a cabo la célula para poder asegurar que la información genética es correcta, que se transmite de forma correcta e íntegra de células madre a células hijas y que se expresa de forma correcta.
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En concreto, dentro del flujo de información genética tenemos tres procesos, que son los que vamos a estudiar.
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La replicación. ¿Cuándo lleva a cabo la célula la replicación? La replicación la lleva a cabo cuando se va a dividir.
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Antes de dividirse y repartir el material genético entre las dos células hijas, debe duplicar, copiar todo el material genético que tiene en el núcleo.
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Cuando hablamos de la expresión génica, se activa un gen para producir una proteína, entonces hablamos de dos procesos que van acoplados normalmente, el proceso de la transcripción y el proceso de la traducción.
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Si bien este dogma central de la biología molecular es inequívoco, se cumple para todas las células, tanto prokaryotas como eukaryotas,
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hay algunos virus que sí que son capaces de llevar a cabo estos procesos, pero de una manera diferente.
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Por ejemplo, se han descrito virus que son capaces de replicar su RNA porque tienen el RNA como material genético o que son capaces de realizar una transcripción pero inversa, es decir, en lugar de la transcripción normal en la cual la célula lee DNA y lo copia en forma de RNA, hay algunos virus que su material genético es RNA y tienen una enzima, que lo veremos después,
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que es capaz de leer el RNA que tenemos aquí y transcribirlo al revés, producir una copia en forma de DNA.
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Bien, esto es importantísimo, el flujo de información genética, porque es lo que permite, uno, que la información genética se conserve y se transmita de forma íntegra
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Y dos, que se pueda leer, expresar esa información genética, de manera que al final se puedan producir las proteínas codificadas por los genes.
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¿De acuerdo?
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Entonces, a lo largo de este primer apartado, o sea, de este apartado 4 de flujo de información genética, vamos a ir viendo ahora el proceso.
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Primero el proceso de la replicación, después el proceso de la transcripción y por último el proceso de la traducción.
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Replicación, transcripción y traducción los tendréis disponibles en el aula virtual, en vídeos tutoriales, vídeos explicativos independientes.
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¿De acuerdo? Bien.
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Vamos a comenzar con el primer proceso, la replicación del DNA.
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La replicación del DNA lo podemos definir de muchas maneras, pero es el proceso por el cual una molécula de DNA se duplica, se copia, para dar lugar a dos moléculas de DNA que son idénticas.
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Cada una de esas copias va a ir a una célula hija. Por tanto, ¿cuándo la célula recibe o decide llevar a cabo la replicación? Cuando decide dividirse. Por tanto, en la fase S. Si recordáis, la fase S del ciclo célula es la fase de síntesis o de replicación del DNA previa a la mitosis, a la fase de división cero.
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Bien, ¿cómo se lleva a cabo este proceso?
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Para llevar a cabo la célula, el proceso de replicación requiere una serie de herramientas de maquinaria celular.
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Son multitudes, es una multitud de enzimas y de proteínas que se necesitan.
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Vamos a ver aquí, tal y como están los apuntes también, los más importantes, los enzimas más importantes.
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El primero es la helicasa.
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Ahora, sencillamente vemos los enzimas, las proteínas que participan y cuál es la función que realizan. Es como una enumeración. Y después, en el siguiente apartado, veremos cómo interactúan y cómo se lleva a cabo el proceso, cuándo actúa una, cuándo actúa otra.
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La helicasa. La helicasa es una enzima encargada de desenrollar la doble hélice del DNA. La hélice está girada, si os acordáis, da giros, dextrógiros a derecha.
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la helicasa lo que hace es hacer un pequeño giro a la izquierda, desenrolla y hace que se rompan los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas complementarias.
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Por tanto, su función es separar las dos hebras de la doble hélice del DNA.
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Bien, por tanto, la enzima helicasa debe funcionar al principio.
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Porque para poder copiar primero hay que desenrollar y separar las dos hebras
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A continuación van a actuar lo que llamamos las proteínas SSB
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Que son proteínas de una cadena sencilla
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Si la helicasa desenrolla y separa y ya tenemos dos hebras sencillas
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Claro, las hebras sencillas como complementaridad de bases
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De forma espontánea volverían a formar la doble hélice
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¿Para qué eso no ocurra?
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Tenemos unas proteínas que son las SSBP que se unen a cada una de las hebras sencillas que tenemos ahora y evitan que se vuelva a formar espontáneamente la doble hélice.
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Voy a dibujar más o menos tal que así, si es que os aclaráis.
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Bueno, es que no tengo el lápiz y entonces no sé si esto va... voy a dibujar muy bien porque lo estoy haciendo con el ratón.
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Pero bueno, entonces cuando nosotros queremos replicar el DNA, ahora veremos que se forma una burbuja de replicación.
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¿Qué es la burbuja de replicación?
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Pues la burbuja de replicación es esta estructura en forma de burbuja que se produce después de que la helicasa haya separado las dos hebras.
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Aquí tenemos las dos hebras separadas.
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Inmediatamente en cada una de ellas se han formado proteínas SSBP, se están uniendo por aquí para que no se unan tanto a una como a la otra.
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Lo veremos ahora después con otro tipo de esquemas mucho mejor que esto que estoy yo dibujando.
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Lo que ocurre cuando esto se separa, las dos hebras se separan, es que al separarse la región de la izquierda de la doble hélice y la región de la derecha de la doble hélice se superenrollan, se superenrollan.
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Entonces, ¿qué es lo que ocurre? Que aumenta muchísimo la tensión estructural, físicamente, o sea, físicamente, de tal manera que si nosotros, de alguna manera, no somos capaces de relajar esa tensión, lo normal es que el DNA se fragmente a derecha e izquierda.
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Para que eso no ocurra, tenemos los complejos girasa y topisomerasa.
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Girasa hace un levo giro y la topisomerasa corta y empalma, gira, corta y empalma, gira, corta y empalma.
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De tal manera que la tensión que se va produciendo se va relajando.
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Esto ahora no se entiende muy bien, pero cuando explique un poquito cómo es el proceso de la replicación, se entenderá mejor.
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DNA polimerasa
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la DNA polimerasa es la que copia
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encima clave
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entonces sintetiza la nueva cadena
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entonces tiene dos características
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la DNA polimerasa es la que lee
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y sintetiza
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lee y sintetiza
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pero tiene dos problemas
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la DNA polimerasa
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solo puede leer una de las hebras
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en una dirección
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porque solo puede leer
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la hebra que va
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dirección 3'-5'.
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Por tanto, segunda característica, segundo problema de la ADN polimerasa,
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si solo puede leer en dirección de 3'-5',
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la cadena que sintetiza, que es complementaria,
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la cadena que sintetiza es la cadena 5'-3'.
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Esto lo veremos después.
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Dependiendo de si estamos en células prokaryotas o karyotas,
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las ADN polimerasas que actúan son diferentes.
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En prokaryotas es más sencillito, haz con la DNA polimerasa 1, 2, 3. En eukaryotas tenemos 5, alfa, beta, gamma, dépsil, delta y épsil.
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La primasa es una enzima con función RNA polimerasa y que sintetiza pequeños fragmentitos de RNA que se llamamos primes, aloides.
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Si hemos dicho que un primer problema de las DNA polimerasas es que sólo saben leer la cadena en dirección 3'-5', el segundo gran problema de las DNA polimerasas es que sólo se pueden enganchar y polimerizar, sintetizar la nueva cadena, siempre y cuando haya una pequeña región bicatenaria.
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Para que pueda haber una región bicatenaria, primero tiene que actuar la primase, que lo veremos ahora después. Insisto, ahora vemos todo este proceso y se entenderá mucho mejor.
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Cuando la célula se quiere dividir, en la fase S, antes de entrar en mitosis, duplica todo su material genético.
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Bien, perfecto.
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¿Qué características tiene el proceso de la replicación?
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Bueno, pues la replicación del DNA es un proceso semiconservativo.
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Es una replicación semiconservativa.
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¿Esto qué significa?
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Os explico.
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Cuando esto empezaron a estudiar los investigadores, pues había tres hipótesis.
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Algunos investigadores decían, ya está, es una replicación conservativa, es decir, partiendo de una molécula de DNA original, obtenemos una copia de nueva síntesis completamente, copia.
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Las dos hebras son la copia, de tal manera que al final una célula hija recibe la molécula original y la otra célula hija recibirá la molécula recién replicada, la de nueva síntesis.
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La hipótesis dispersiva, que era un poco, bueno, bastante hipotética, venía a decir que no, que de los dos DNAs que se originan al final, que cada uno va a la célula hija, hay fragmentos antiguos y fragmentos de monosíntesis.
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Esta rápidamente se descartó porque esto era un proceso muy extraño y la que se demostró que era válida es la hipótesis semiconservativa.
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Es decir, que de cada una de las hebras originales se va a copiar una hebra de nueva síntesis. De tal manera que las dos células hijas van a ser capaces, o sea, van a recibir, por decirlo de alguna manera, cada una de las células hijas va a recibir una molécula de ADN que está formada por una hebra antigua y una hebra de nueva síntesis.
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No tenemos tiempo y tampoco es el caso de explicar cómo lo demostraron.
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Meselson y Staud fueron los que lo demostraron utilizando diferentes isótopos radioactivos de nitrógeno,
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marcando moléculas de DNA al principio, viendo qué marcaje tenían al final, etc.
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Pero bueno, la idea es que en un ciclo de replicación, cada una de las células hijas va a recibir una molécula de DNA
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que tiene una cadena antigua, aquí la roja, y una de nueva síntesis, aquí la negra.
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Si cada una de estas células hija ahora replica su DNA para hacer mitosis,
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nuevamente cada uno de los DNAs que se originan por un proceso de replicación
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tendrá una hebra antigua, aquí la roja y aquí la negra, y una hebra de nueva síntesis,
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la verde aquí y aquí también.
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Y lo mismo en este lado.
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En el siguiente ciclo de replicación, exactamente lo mismo.
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Primera característica, es semiconservativa.
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Segunda característica, si son moléculas enormes las de DNA, ¿dónde empieza la replicación?
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Bueno, pues no empieza en cualquier sitio, ni de forma aleatoria.
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En prokaryotas, que su DNA es circular, como recordáis, bicatenario circular,
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comienzan en un punto concreto que es lo que llamamos el origen de replicación.
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Entonces, en prokaryotas lo llamamos oriceno.
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El orice es de toda la molécula el punto exacto en el que comienza la replicación. En células eucariotas, que son moléculas de DNA lineales, acordaos que tienen un extremo y otro extremo de la molécula, hay múltiples puntos de origen de replicación.
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Y cuando la célula se va a replicar, comienza la replicación en todos estos orígenes de replicación de forma simultánea a la vez.
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Y avanza la copia, como veis, avanza la copia en dos direcciones, ¿sí? Hacia allá y hacia acá, ¿de acuerdo?
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¿Y cuándo acabará? Pues cuando la copia que viene por este lado y la copia que viene por este lado, las polimerasas se topen una con la otra, ¿de acuerdo?
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¿De origen de replicación a origen de replicación?
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Bien, la tercera característica que ya le he dicho es que es bidireccional y secuencial.
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Es decir, si aquí tenemos el origen de replicación, el oricé, la replicación se lleva a cabo en un sentido y en el otro, a la vez, de forma simultánea.
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Por lo tanto, es bidireccional.
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¿Qué significa que es secuencial?
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Pues que es un proceso que comienza y ya no para.
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No para.
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se lleva a cabo la síntesis de forma secuencial.
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Aquí, en este vídeo...
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La información genética de una célula bacteriana
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se guarda en forma de círculo de ADN bicatenario,
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cerrado de forma covalente.
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La duplicación comienza en un sitio específico llamado origen.
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El origen se duplica y la duplicación del ADN avanza en dos direcciones.
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Las dos cadenas originales, que aparecen en forma de líneas continuas, sirven de plantilla para la síntesis de nuevas cadenas que aparecen en forma de líneas discontinuas.
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Este proceso se conoce con el nombre de duplicación o replicación semiconservadora.
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Os dais cuenta que de las dos hebras, que se han copiado a la vez, por eso es bidireccional, es secuencial, y cada una de ellas está formada ahora por una cadena antigua y una cadena de novesíntesis.
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¿De acuerdo? Entonces, bueno. Otra característica es que es semidiscontinua. Aunque es secuencial, esto significa que en una de las hebras que se va a estar copiando, como veis aquí, la síntesis es continua.
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Pero en la otra hebra la síntesis es discontinua.
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Sintetiza un... copia un trocito y tiene que parar.
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Copia un trocito y tiene que parar.
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Copia un trocito y tiene que parar.
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Esto lo vamos a ver ahora cómo es este proceso.
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Y eso es debido a los defectos, entre comillas, que tienen las demiapolimerasis.
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El defecto que tiene, el primero, que es que solamente pueden leer la hebra en dirección 3',
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5 prima. Por tanto, esta hebra, la DNA polimerasa solo la puede leer en esta dirección. Es como el libro. Nosotros vamos a leer un libro y el libro lo leemos de izquierda a derecha. Solo podemos leer y entender lo que pone si leemos de izquierda a derecha.
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Si intentamos leer de derecha a izquierda, a no ser que esté escrito en árabe y sepamos hablar árabe, si lo leemos de derecha a izquierda no entendemos absolutamente nada porque no tiene sentido.
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No sabemos leer de derecha a izquierda. Esto es parecido.
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Entonces, esta hebra, la polimerasa, la va a leer de 3' a 5', pero esta otra hebra, la polimerasa, nuevamente la lee de 3' a 5', por tanto la está leyendo al revés que la otra.
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¿Sí? Por tanto, la cadena molde, la cadena que lee, siempre es la en dirección 3' a 5',
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y por tanto la que está copiando, si os dais cuenta, como es complementaria, lleva la direccionalidad de 5' a 3'.
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Esto es importante tenerlo en cuenta. ¿De acuerdo? Muy bien, ahora lo veremos.
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De tal manera que, imaginaos que tenemos un punto concreto de la molécula de ADN.
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Tenemos una molécula de ADN, que además es una molécula circular,
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porque estamos hablando de un ADN que es bacteriano, de una célula prokaryota.
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Tenemos aquí sus dos hebras formando una doble hélice y aquí tenemos el origen de la reputación.
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Pues imaginaos que ahora este esquema de aquí abajo,
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Este esquema de aquí abajo es ni más ni menos que la ampliación de este fragmento de la molécula de DNA
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Bien, aquí tenemos el origen de replicación
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En este punto, en este punto está el origen de replicación
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A partir del origen de replicación ya sabemos que es bidireccional
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Por tanto, la replicación se va a llevar a cabo desde aquí hacia la derecha
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Y desde aquí hacia la izquierda
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esto ya lo hemos visto
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bien, nos vamos a fijar ahora
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cómo se lleva a cabo el proceso
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cómo se lleva a cabo el proceso
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desde el origen de replicación
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hacia la derecha
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y de momento nos olvidamos
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de lo que hay a la izquierda
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bien, lo primero que tenemos que saber
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es cada una de las hebras
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aquí en azul de las hebras originales
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la direccionalidad
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bueno, pues esta hebra
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de aquí arriba resulta que es
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La que está en dirección tres prima, cinco prima. Bien. Como es la que está en dirección tres prima, cinco prima, esta la puede leer la polimerasa en aquel sentido.
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Si esta es tres prima, cinco prima, por supuesto esta de abajo es cinco prima aquí. ¿Sí? Por tanto tenemos aquí el tres prima. Muy bien.
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Esta la lee, pero la lee en el sentido opuesto
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Muy bien, hasta aquí bien
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Cuando comienza la replicación, que lo vamos a ver ahora
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Aquí en el origen de replicación entra la helicasa
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Y la helicasa que ha entrado rompe los puentes de hidrógeno
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Rompe los puentes de hidrógeno, los primeros
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Y forma una burbuja de replicación
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Que ya la habíamos visto antes, ¿no?
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Y separa las dos hebras, algo así, tal que así
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Pero sigue, entonces aquí en este extremo
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Tenemos la helicasa, ¿sí? La helicasa está aquí en este extremo y va avanzando hacia allá rompiendo los puentes de hidrógeno. Muy bien. Antes de llegar aquí a este punto, ¿sí? Antes de llegar aquí a este punto, la helicasa estaba aquí al principio, aquí.
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Entonces, una vez que entra la helicásis y se rompen los puentes de hidrógeno, si os dais cuenta, entra la primasa y la primasa sintetiza un pequeño fragmento que lo llamamos cebador o primer, aquí lo han pintado de verde, porque si os acordáis la primasa lee la secuencia que hay aquí arriba de DNA y sintetiza una copia pero en forma RNA, ¿de acuerdo?
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Cuando hay ya unos cuantos pares de bases bicatenarios copiados, entonces ahora ya entra la polimerasa, porque el segundo defecto que tiene, si os acordáis, la polimerasa es que o hay un pequeño fragmentito bicatenario o no se puede enganchar y copiar.
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Entonces, ahora ya sí, se engancha la polimerasa y empieza a leer qué nucleótido hay en la cadena azul, la original, y va enganchando a la cadena que se está sintetizando el nucleótido complementario.
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Siguiente nucleótido. ¿Qué nucleótido es timina? Pues añade a la cadena nueva una adenina.
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Siguiente nucleótido, guanina, pues añade una citosina, pum pum, y así va nucleótido a nucleótido, leyendo la secuencia de la cadena original y sintetizando nucleótido a nucleótido la nueva cadena.
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Lee 3' a 5', sintetiza 5' a 3'. Ah, pero si os dais cuenta, esta polimerasa aquí va avanzando detrás de la helicasa.
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La helicasa, hemos dicho que va rompiendo puentes de hidrógeno hacia allá. Es como si fuera una quitanieves. Va la quitanieves, va abriendo el camino y detrás van los coches. Detrás va la polimerasa.
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Y va, a medida que van apareciendo un fragmentito de hebra sencilla, después de la helicasa, va la polimerasa detrás leyendo y sintetizando. De tal manera que esta hebra que se está sintetizando, su síntesis es continua. Continua. Y la llamamos hebra conductora.
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La hebra conductora es de síntesis continua. ¿Por qué? Porque la polimerasa va detrás de la alicasa. ¿Cuándo parará? Cuando después de dar toda la vuelta llegue POM de nuevo al origen de replicación.
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Bien. Amigo, ¿pero qué ocurre en la otra hebra? En la otra hebra la dirección es opuesta, porque 3' lo tenemos aquí y 5' lo tenemos aquí.
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Eso es un problema
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¿Por qué?
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Porque si aquí la polimerasa avanza hacia allá
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Y avanza en la misma dirección que la helicasa
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En la hebra de abajo la helicasa va hacia allá
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¿Sí?
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Pero la polimerasa solo puede avanzar hacia allá
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Entonces va en sentido opuesto
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Entonces al principio
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Cuando ya hubo un huequecito suficiente en la burbuja de replicación
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Entró la primasa aquí
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y sintetizo un primer claro en aquella dirección a continuación se une la polimerasa y sintetiza
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una copia pero de este pequeño fragmento si este fragmento se llama fragmento de okazaki
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fragmentos de okazaki a medida que avanza la helicasa en cuanto hay un poquito de hueco
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suficiente de hebra sencilla aquí abajo vuelve a entrar la primasa sintetiza el primer o cebador
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y ya entra la polimerasa que sintetiza hasta el fragmento de Okazaki anterior.
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¿Veis? Aquí ahora ya hay suficiente espacio, pues aquí entraría la primasa, sintetizaría un primer,
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luego entra la polimerasa y vuelve a sintetizar un primer, y vuelve a sintetizar la nueva base.
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Bien, pero claro, ya no cabe más. Tiene que esperar a que la helicasa abra todavía un trozo más grande
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para que pueda entrar la primasa y la polimerasa después.
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Si os dais cuenta, esta se le llama hebra retardada y su síntesis es discontinua, discontinua porque sintetiza un trozo, para, sintetiza otro trozo, para. No es una síntesis continua como en la anterior. ¿De acuerdo? Estos son los llamados fragmentos de Okazaki.
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Bien, voy a borrar todas las anotaciones para que se vea un poquito mejor
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Y esto, si lo estudiáis luego en casa, con los apuntes, si le dais una vuelta, veréis que se entiende mucho mejor
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Ahora que es la primera vez, no se entiende muy bien, pero desde el origen de replicación hemos visto que ocurre hacia la derecha
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Y hacia la izquierda, por la direccionalidad de las cadenas 3' y 5', el proceso que ocurre del origen de replicación hacia la izquierda es completamente inverso.
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Es decir, aquí, en este lado, la síntesis, la hebra conductora, es la de abajo. ¿Por qué? Porque aquí tenemos el extremo 3'.
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¿Sí? Y aquí tenemos el extremo cinco prima. Igual que aquí teníamos una helicasa, si os acordáis, en el extremo opuesto tenemos otra helicasa que hace la misma función.
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Entonces, en este caso, es la polimerasa de esta hebra la que va detrás y en la misma dirección que la helicasa que va hacia allá.
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Y es en la otra hebra la que es la hebra retardada. ¿Por qué? Porque la helicasa va hacia la izquierda, pero la polimerasa aquí solamente la sintetiza hacia la derecha. ¿Se entiende?
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Por tanto, que desde el origen de replicación hacia la derecha y hacia la izquierda, aunque es bidireccional, hay una hebra conductora y fragmentos de Okazaki de hebra retardada en hebras opuestas.
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Esto de los fragmentos de Okazaki lo descubrieron el matrimonio Okazaki, que eran investigadores los dos japoneses, y de ahí el nombre, no por otra cosa.
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Si os dais cuenta, en los fragmentos de Okazaki, entre el último nucleótido de la cadena que se ha sintetizado, en rojo, y el primer siguiente, queda un hueco, porque la polimerasa no sabe realizar este enlace fosfodo y este no lo sabe realizar.
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Ya veremos quién lo realiza. Es la ligasa. ¿Qué fases tiene? La replicación se lleva a cabo fundamentalmente en dos fases. La fase de iniciación y la fase de elongación.
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En la fase de iniciación se une un complejo de iniciación formado por muchas proteínas y enzimas al origen de la replicación.
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Se une entre esas enzimas quien estará, por supuesto, la helicasa, pero también las girases y toposomerasas.
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Entonces aquí tenemos la polimerasa.
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Ojo con la direccionalidad, que es muy importante, la direccionalidad de cada una de las hebras.
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Entonces en la fase de iniciación se une.
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Por un lado, uno, primer paso, se une el complejo de inyección, formado por proteínas que atraen la helicasa.
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Dos, la helicasa actúa y empieza a desenrollar y a romper los puentes de hidrógeno de la doble hélice.
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Tres, inmediatamente se unen a las cadenas sencillas las proteínas SSBP, aquí las tenemos, son estas cositas negras que han puesto aquí,
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que evitan que esta hebra sencilla y esta hebra sencilla se vuelvan a unir, asociar y formar los puntos de hidrógeno.
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Y por último, en la fase de iniciación, tenemos el complejo girásito-pisomerasa que estaría por aquí delante,
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cuya función es hacer un giro izquierdas, romper, o sea, cortar la doble hélice y volver a empalmar.
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girar, cortar y empalmar
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esa es su función
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¿para qué? para relajar estructuralmente
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todo el DNA que tenemos aquí
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ya veis que aquí, si aquí tenemos
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el origen de replicación, en esta parte
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de aquí, solo nos estamos
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fijando en uno de los lados, que es el lado
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derecho, aquí tendríamos por tanto
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la primasa
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que acaba de... entonces
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cuando acaba la fase de iniciación
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comienza la fase de elongación
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la fase de elongación, así de forma
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secuencial, los pasos
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o las etapas son, primero
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entra la primasa, cuando tiene
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un poquito de hueco, y sintetiza el primer
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el primer ya hemos dicho que es un primer de RNA
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una copia en RNA
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por tanto, esto es una copia de RNA
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bien, y a continuación
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por el segundo defecto de la polimerasa
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ya tenemos una pequeña
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región bicatenaria entre
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la polimerasa y empieza a copiar
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¿de acuerdo?
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de la misma manera ocurre en el
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en la cadena opuesta, en la otra cadena, pero es la obra retardada.
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La retardada porque tiene que ir esperando a que la helicasa rompa los puentes de hidrógeno
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y quede libre un fragmento suficientemente grande de hebra sencilla
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para que pueda entrar la primasa, sintetizar el primer, lo tenemos aquí,
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y luego ya la polimerasa.
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¿De acuerdo?
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Bien, esto lo lleva a cabo la polimerasa 3 en prokaryotas.
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La polimerasa 3.
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Una vez que ya llevamos un rato aquí sintetizando
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Entra la polimerasa 1
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También en la fase de la hombración
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¿Y cuál es la función de la DNA polimerasa 1?
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Sustituir los primers
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Estos primers que hemos dicho que es de RNA
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Lo que va haciendo es
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Se une
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Quita nucleótido a nucleótido de RNA
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Y lo va sustituyendo por nucleótidos de DNA
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De tal manera que estos primers son sustituidos ahora ya por secuencias de DNA y eso lo lleva a cabo la DNA polimerasa 1.
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Al final de todo, cuando ya acaba todo, entra otro enzima que es la ligasa, es el último enzima que participa en la replicación, cuya función es unir y realizar este enlace fosfodiéster que quedaba aquí, este hueco, pues enlaza un fragmento de Okazaki con el SIDA.
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es la única que puede realizarse
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¿de acuerdo?
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os he puesto aquí algunos links
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de algunos vídeos que lo explican
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por si se entiende un poco mejor
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vamos a verlo ahora
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en un vídeo
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de la editorial de Altamar
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que me parece que se entiende mejor
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¿de acuerdo?
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La replicación del ADN
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es un proceso enzimático
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por el que a partir de una molécula de ADN parental se obtienen dos moléculas hijas
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idénticas a la inicial. Para entender bien este proceso, vamos a recrear la replicación
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de un cromosoma bacteriano, que es una molécula circular de ADN bicatenario. La replicación
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del cromosoma bacteriano se inicia en un punto específico de la molécula, definido por
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una secuencia concreta de nucleótidos, que se conoce como origen de replicación. La
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replicación se inicia con la unión, a este punto, de una enzima denominada helicasa, que rompe los
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puentes de hidrógeno entre bases complementarias, produciendo la separación de las dos cadenas que
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forman la doble hélice. La fijación de las proteínas de unión a cadena sencilla o SSBP
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sobre las cadenas desapareadas impide que las dos cadenas vuelvan a unirse. La acción de las
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helicasas genera las llamadas horquillas de replicación. La separación de las cadenas
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genera una gran tensión en el resto de la molécula, ya que provoca un superenrollamiento
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de la doble hélice. Para evitar que la molécula se rompa, se acoplan a los extremos de la
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horquilla de replicación las enzimas girasa y topoisomerasa, que mediante cortes y empalmes
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consiguen relajar esa tensión. De esta manera se abre una burbuja en la doble hélice que
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permite que las cadenas separadas puedan ser utilizadas como molde para la síntesis de
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las nuevas cadenas. La síntesis de las nuevas cadenas se realiza siempre en la dirección 5'-3',
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por lo que la hebra molde que se lee tiene que estar orientada en el sentido 3'-5'. Por este
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motivo, la síntesis de las nuevas cadenas se realiza de manera diferente en cada una de las
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cadenas parentales. En la hebra que está orientada en la dirección correcta 3'-5',
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la síntesis de la nueva cadena se efectúa de forma continua.
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En primer lugar, una enzima denominada primasa se une al origen de replicación y sintetiza un corto cebador de ARN.
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De esta manera se consigue una pequeña región bicatenaria que es reconocida por la enzima ADN polimerasa III.
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Esta enzima comienza la síntesis de la nueva cadena hija de ADN, que es complementaria de la cadena parental.
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La cadena de ADN que se sintetiza de manera continua se denomina hebra conductora. Finalmente, otra polimerasa, la ADN polimerasa 1, es la responsable de eliminar el cebador inicial de ARN y sustituirlo por ADN.
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en el caso de la hebra que está orientada en dirección 5 prima 3 prima la síntesis de la
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nueva cadena no se puede realizar de forma continua sino a base de fragmentos en este
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caso la primasa se une a la cadena molde en el extremo de la horquilla de replicación y sintetiza
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un cebador de ARN. La pequeña región bicatenaria es reconocida por la ADN polimerasa 3, que
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sintetiza un fragmento nuevo de ADN hasta el origen de replicación. Este fragmento
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de nueva síntesis se denomina fragmento de Okazaki. Este proceso de síntesis de fragmentos
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de Okazaki se repite a medida que la helicasa va abriendo la doble hélice del cromosoma
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bacteriano. Los fragmentos de Okazaki consecutivos permanecen separados por una
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mella. La ADN polimerasa 1 es la encargada de sustituir el cebador de ARN por ADN.
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Finalmente, una enzima denominada ligasa une los dos fragmentos de Okazaki consecutivos.
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La cadena de ADN que se sintetiza en forma de fragmentos de Okazaki se denomina hebra
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retardada. En resumen, la replicación del ADN es un proceso enzimático que tiene un origen de
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replicación. Es bidireccional, puesto que avanza en direcciones opuestas a partir del origen. Es
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semidiscontinua, puesto que las nuevas cadenas crecen de manera continua en una dirección y en
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forma de fragmentos en la dirección contraria. Y es semiconservativa, puesto que cada molécula
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hija bicatenaria, tiene una cadena parental y otra cadena de nueva síntesis.
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Bien, espero que se haya entendido más o menos bien.
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Entonces, en la fase de iniciación, al principio lo primero que ocurre es que se forma un complejo de iniciación,
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¿dónde? En torno al origen de replicación, en prokaryotas es el oricén.
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Ahí se van a unir unas proteínas específicas que van a formar y van a llevar a cabo la alicasa en cuanto aparecen ya regiones de cadena sencilla y se van a unir ya las proteínas de unión a cadena sencilla SSBP y que no se produzca el superenrollamiento.
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¿De acuerdo? Bien. Y en la fase D, una vez ha terminado la fase de iniciación, entonces comienza la fase de elongación.
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En la fase de elongación, los enzimas que participan son la primasa, por supuesto, las DNA polimerasas, la 3 en prokaryotas,
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y luego ya sabéis que la 1 es la que sustituye los cebadores por las copias de DNA,
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y se lleva a cabo desde el origen de la replicación, que lo tendríamos aquí, de manera bidireccional a derecha e izquierda,
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y en cada uno de los lados tendremos una hebra conductora y una retadora.
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¿De acuerdo?
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El último enzima que participa es la ligasa.
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La ligasa lo que hace, como ya hemos visto, es hacer el último enlace fosfodiéster,
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el que une un fragmento de la cruz aquí con el siguiente.
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¿De acuerdo?
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¿Cuándo finaliza?
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Cuando las polimerasas que van en un sentido y en el otro sentido se encuentran, por tanto ya se han sintetizado y ya se han copiado la molécula completa, ¿de acuerdo? Bien.
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Hemos visto la replicación en prokaryotas porque es más sencilla
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En eukaryotas es a grandes rasgos idéntica
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Una primera, vamos a ver las diferencias
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Los orígenes de replicación son múltiples
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Entonces en una molécula de DNA, en un cromosoma eukaryota que es gigantesco
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En todos los orígenes de replicación comienza a la vez
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¿Por qué? Porque en todos los orígenes de replicación se forma un complejo de iniciación
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Un complejo de iniciación que tiene esta estructura, que tenemos aquí abajo, ¿de acuerdo? Y en todos ellos se recluta la helicasa, entran las proteínas SSBP y todo el complejo girasa-poquisomerasa. ¿De acuerdo? Bien.
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La segunda diferencia es que aquí no hay tres polimerasas. La más importante es la polimerasa 3 y la 1, sino que hay cinco polimerasas.
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Entonces, básicamente todas actúan y entre ellas se reparten las tareas de elongación, la eliminación de los cebadores y la corrección de errores. Esto es muy importante.
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Algunas de las polimerasas, de neapolimerasas, tienen actividad correctora, es decir, meten un nucleótido y antes de meter el segundo, el siguiente nucleótido, chequean si el que han metido ha formado bien los puentes de hidrógeno.
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¿Ha formado bien los puentes de hidrógeno? Vale, metemos el siguiente, porque significa que es el correcto. ¿No ha formado bien los puentes de hidrógeno? Pues antes de meter el siguiente, vuelvo para atrás, quito ese nucleótido erróneo e intento meter el correcto.
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¿Se entiende? Esos son DNA polimerasas con actividad correcta. Y además el proceso de la replicación es muchísimo más complejo porque sabemos que el DNA eucariota está asociado a histonas. ¿Por qué? Porque dentro del núcleo está compactado.
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Está compactado y daos cuenta que si ya era difícil que el DNA entrase todo el DNA, todas las moléculas del DNA en el núcleo de una célula, imaginaos ahora copiarlo dentro del núcleo y cuando acaba la replicación dentro del núcleo hay el doble de material genético.
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al mismo tiempo que se van
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desenrollando el DNA
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y por tanto se quitan las histonas
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y se va copiando trozo a trozo
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a medida que se va sintetizando
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las nuevas cadenas se van formando
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nucleosomas de nuevo con las histonas
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entonces es un proceso mucho más
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complejo
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aquí os dejo en esta flechita son también links
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a algunos vídeos
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en Youtube
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que me parece que siguen activos por lo menos
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alguno de ellos por si os ayuda a entender
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esto un poquito mejor. ¿De acuerdo? Bien, pues con esta explicación acabamos con el
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primer proceso implicado dentro del flujo de mi condición genética, que es la replicación
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del DNA, que lo realiza la célula cuando decide dividirse. ¿De acuerdo? Muy bien,
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pues con esto acabamos esta primera parte.
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