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El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el modelo que transporta la información genética de una generación a la siguiente. Cada célula contiene al menos un conjunto completo de este código, organizado en 23 pares de cromosomas; la mayoría de las células son diploides y contienen un conjunto de cada padre. Antes de que una célula se divida, debe duplicar fielmente su ADN para que cada célula hija reciba una copia exacta del genoma. Este proceso se basa en múltiples capas de control de calidad para prevenir mutaciones.
El ADN es un polímero largo compuesto por una columna vertebral de azúcar y fosfato con cuatro bases de nucleótidos:adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T), que se proyectan desde cada azúcar. La secuencia de estas bases codifica las instrucciones para la síntesis de proteínas. Dos cadenas complementarias se emparejan mediante enlaces de hidrógeno, formando la clásica doble hélice:A se empareja exclusivamente con T y C se empareja exclusivamente con G. Mantener estas reglas de emparejamiento de bases durante la replicación es esencial para evitar errores.
La replicación es semiconservadora:cada nueva doble hélice de ADN contiene una cadena original y una cadena recién sintetizada. Las enzimas helicasa desenrollan la hélice, exponiendo las dos hebras molde. La ADN polimerasa lee cada nucleótido de la plantilla y agrega la base complementaria a la cadena en crecimiento. Por ejemplo, cuando la polimerasa encuentra una G en la plantilla, incorpora una C en la nueva cadena.
La ADN polimerasa no es sólo una máquina polimerizadora; también realiza revisiones en tiempo real. Si inserta una base incorrecta, la actividad exonucleasa de la polimerasa elimina el error y lo reemplaza con el nucleótido correcto. Esta comprobación de errores integrada produce una tasa de precisión de aproximadamente el 99 % durante la síntesis.
Para detectar errores que pasan desapercibidos en la revisión de la polimerasa, las células despliegan una segunda línea de defensa:la reparación de discrepancias. Las proteínas mut escanean la hélice del ADN en busca de distorsiones causadas por bases no coincidentes. Una vez detectado, la maquinaria identifica la hebra recién sintetizada, escinde un segmento que contiene el error y lo extirpa. Luego, la ADN polimerasa resintetiza el segmento eliminado, restaurando la secuencia correcta. A diferencia de las correcciones de base única realizadas por la polimerasa, la reparación de errores de coincidencia puede reemplazar miles de bases en un solo evento de reparación, lo que garantiza la estabilidad genómica.
