Biología 1 · Genética Molecular

REPARACIÓN
DEL ADN

Lesiones al material genético · Agentes mutagénicos · Sistemas de reparación
2.6 Clasificación de tipos de lesión al ADN
2.6 Agentes mutagénicos físicos y químicos
2.7 Sistemas de reparación del ADN
Corrección de errores durante la replicación
2.6

Reparación del Material Genético — Introducción

¿Por qué es necesaria la reparación del ADN?

La replicación del ADN es un proceso altamente preciso, pero pueden ocurrir errores ocasionales. Si no se corrigen, pueden conducir a consecuencias graves como el cáncer. Los mecanismos de reparación corrigen la mayoría de los errores.

✅ Corrección exitosa

La mayoría de los errores son detectados y corregidos durante o después de la replicación por enzimas especializadas.

⚠️ Mutación permanente

En casos raros donde la reparación falla, el error se convierte en una mutación permanente en la secuencia del ADN.

🔬 Enzimas defectuosas

En algunos casos, las propias enzimas de reparación están mutadas o son defectuosas, impidiendo la corrección de errores.

Fuentes de daño al ADN

Los errores durante la replicación no son la única fuente de daño. El ADN también puede dañarse por agentes ambientales (rayos UV, radiación, sustancias químicas) o por reacciones naturales espontáneas dentro del organismo.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology. Disponible en: https://bio.libretexts.org/...14.6

2.6

Clasificación de Lesiones al ADN — Mutaciones

Mutación

Cambio permanente en la secuencia de nucleótidos del genoma. Pueden surgir por errores durante la replicación o por daño al ADN.

TipoDescripciónEjemplo
Mutación silenciosaNo se expresa; no altera la función de la proteínaCambio de codon sinónimo
Sustitución — TransiciónUna purina/pirimidina es reemplazada por una base del mismo tipoAdenina → Guanina (purina → purina)
Sustitución — TransversiónUna purina es reemplazada por una pirimidina o viceversaCitosina (pirimidina) → Adenina (purina)
InserciónAdición de una o más bases a la secuenciaCausa cambio en marco de lectura
DeleciónRemoción de una o más bases de la secuenciaCausa cambio en marco de lectura
TranslocaciónUn fragmento de un cromosoma se mueve a otro cromosoma o regiónCromosoma 9 → 22 (leucemia)
Mutaciones inducidas vs. espontáneas

Inducidas: resultan de exposición a químicos, rayos UV, rayos X u otro agente ambiental. Espontáneas: ocurren sin exposición ambiental; resultado de reacciones naturales del organismo.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.6

Agentes Mutagénicos Físicos

¿Qué son los agentes mutagénicos?

Factores que aumentan la frecuencia de mutaciones por encima de la tasa espontánea, causando daño directo o indirecto al ADN. Los agentes físicos actúan principalmente a través de la energía (radiación).

☀️ Radiación ultravioleta (UV)

Causa la formación de dímeros de pirimidina — especialmente dímeros de timina. Las timinas adyacentes se enlazan covalentemente, distorsionando la estructura de la doble hélice y causando problemas durante la replicación.

Ejemplo clínico: Xeroderma pigmentosa — incapacidad de reparar dímeros de timina por defecto en la enzima de reparación por escisión de nucleótidos.

☢️ Rayos X y radiación ionizante

Inducen roturas en las cadenas simples y dobles del ADN, así como modificaciones en las bases nitrogenadas. Pueden causar deleciones, translocaciones y aberraciones cromosómicas.

🔴 Xeroderma pigmentosa (XP)

Condición bien estudiada causada por defectos en la reparación por escisión de nucleótidos. Las personas afectadas no pueden reparar los dímeros de timina formados por exposición a UV.

  • Piel altamente sensible a los rayos UV solares
  • Los dímeros de timina distorsionan la doble hélice
  • Problemas graves durante la replicación del ADN
  • Mayor riesgo de desarrollar cáncer de piel
🌡️ Temperatura extrema

El calor puede causar depurinación espontánea — pérdida de bases purinas — y desaminación de citosina a uracilo, generando lesiones que deben ser reparadas.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.6

Agentes Mutagénicos Químicos

Análogos de bases

Sustituyen bases normales durante la replicación

Se incorporan en lugar de una base normal y causan apareamientos incorrectos en rondas posteriores de replicación.

5-bromouracilo — análogo de timina, se empareja con guanina en lugar de adenina

2-aminopurina — análogo de adenina, se empareja con citosina

Agentes alquilantes

Modifican directamente las bases

Añaden grupos alquilo a las bases del ADN, alterando su estructura y capacidad de apareamiento. Ej.: mostazas nitrogenadas, etilmetanosulfonato (EMS).

Agentes intercalantes

Se insertan entre las bases del ADN

Moléculas planas que se intercalan entre pares de bases, causando inserciones o deleciones durante la replicación al distorsionar la geometría de la cadena.

Bromuro de etidio Acridinas Proflavina

Agentes desaminantes

Eliminan grupos amino de las bases

La desaminación convierte citosina en uracilo, que se empareja con adenina en lugar de guanina, causando transiciones G·C → A·T. El ácido nitroso es un ejemplo clásico.

Hidroxilamina

Reacciona con citosina, convirtiendo pares G·C en A·T mediante transiciones.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.6

Resumen: Agentes Mutagénicos y Tipos de Daño

AgenteTipoMecanismoEfecto en ADN
Radiación UVFísicoEnergía electromagnéticaDímeros de pirimidina (timina)
Rayos X / γFísicoRadiación ionizanteRoturas de cadena simple y doble
Análogos de basesQuímicoIncorporación erróneaApareamientos incorrectos
Agentes alquilantesQuímicoAdición de grupos alquiloBases modificadas, mal apareamiento
Agentes intercalantesQuímicoInserción entre basesInserciones / deleciones (frameshift)
Agentes desaminantesQuímicoEliminación de grupo aminoTransiciones (C → U)
Temperatura / HidrólisisFísico / EspontáneoDepurinación, desaminaciónPérdida de bases, transiciones
Consecuencias en la replicación

Los daños al ADN pueden bloquear la horquilla de replicación, causar que la ADN polimerasa incorpore bases incorrectas, o generar mutaciones en células hijas si no se repara a tiempo.

Consecuencias clínicas

Acumulación de mutaciones en células somáticas → cáncer. Mutaciones en células germinales → transmisión hereditaria (ej. hemofilia, xeroderma pigmentosa).

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.7

Sistema 1: Corrección por Lectura de Prueba (Proofreading)

Mecanismo primario — ocurre durante la replicación

La mayoría de los errores durante la replicación son corregidos inmediatamente por la ADN polimerasa mediante la lectura de prueba de cada base recién añadida.

Síntesis de la nueva base

La ADN polimerasa añade una nueva base al extremo 3'OH de la cadena en crecimiento.

Verificación del apareamiento

La polimerasa verifica si la base recién añadida se ha apareado correctamente con la base complementaria en la cadena molde.

Si el apareamiento es correcto

Se añade el siguiente nucleótido y la síntesis continúa normalmente.

Si la base es incorrecta

La enzima realiza un corte en el enlace fosfodiéster y libera el nucleótido incorrecto. Esta acción es realizada por la actividad exonucleasa de la ADN polimerasa III. Una vez removido el nucleótido incorrecto, se añade uno nuevo.

Importancia del proofreading en la replicación

Gracias a este mecanismo, la tasa de error de la ADN polimerasa se reduce de ~1 en 10⁵ a ~1 en 10⁷ nucleótidos. Combinado con otros sistemas de reparación, la fidelidad total de la replicación alcanza ~1 error en 10⁹ nucleótidos.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.7

Sistema 2: Reparación por Escisión de Bases (BER)

¿Cuándo actúa?

Corrige bases dañadas o modificadas químicamente (ej. por desaminación, oxidación, o alquilación) sin que se haya producido rotura en la cadena. Es el sistema de reparación más frecuente para lesiones de base única.

Reconocimiento de la base dañada

Una ADN glicosilasa reconoce y elimina específicamente la base dañada, dejando un sitio AP (apurínico/apirimidínico) — un sitio sin base.

Incisión en el sitio AP

Una endonucleasa AP (AP endonucleasa) realiza un corte en el esqueleto de azúcar-fosfato en el lado 5' del sitio AP.

Remoción del azúcar dañado

Una fosfodiesterasa elimina el residuo de azúcar-fosfato restante, dejando un hueco de un nucleótido en la cadena.

Resíntesis y ligación

La ADN polimerasa rellena el hueco copiando la cadena molde. La ADN ligasa sella el enlace fosfodiéster restante.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.7

Sistema 3: Reparación de Apareamientos Erróneos (Mismatch Repair)

Actúa después de la replicación

Algunos errores no son corregidos durante la replicación. La reparación de apareamientos erróneos (MMR) detecta y corrige las bases incorrectamente añadidas después de que la replicación ha concluido.

Detección del apareamiento incorrecto

Enzimas especializadas reconocen la base incorporada incorrectamente en la cadena recién sintetizada (ej. un apareamiento G·T donde debería ser G·C).

Escisión de la base errónea

Las enzimas eliminan el nucleótido incorrecto de la cadena recién sintetizada mediante acción de nucleasas.

Resíntesis y ligación

El hueco es rellenado con la base correcta por la ADN polimerasa. La ADN ligasa sella el enlace fosfodiéster.

¿Cómo identifica la cadena correcta?

Las enzimas deben distinguir cuál de las dos cadenas tiene el error. En E. coli, la respuesta está en la metilación:

  • Después de la replicación, la base nitrogenada adenina adquiere un grupo metilo en la cadena parental
  • La cadena recién sintetizada carece de grupos metilo
  • La ADN polimerasa elimina las bases incorrectas de la cadena no metilada (nueva)
En eucariotas

El mecanismo no está completamente entendido, pero se cree que involucra el reconocimiento de muescas no selladas (unsealed nicks) en la cadena nueva, y la asociación a corto plazo de proteínas de replicación con la cadena hija.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.7

Sistema 4: Reparación por Escisión de Nucleótidos (NER)

Sistema empleado especialmente para daños por UV

La reparación por escisión de nucleótidos (NER) elimina bases incorrectas haciendo cortes a ambos lados de la lesión (en los extremos 3' y 5') y reemplazando el segmento completo.

Reconocimiento de la lesión

El complejo de reconocimiento de daño al ADN identifica lesiones volumosas que distorsionan la doble hélice, como dímeros de timina o aductos causados por agentes químicos.

Corte a ambos lados (3' y 5')

Las enzimas de escisión realizan cortes en el esqueleto fosfodiéster a ambos lados de la base dañada, removiendo un segmento de ~12–24 nucleótidos (en procariotas) o ~25–29 nucleótidos (en eucariotas).

Remoción del segmento dañado

El fragmento de ADN de cadena simple que contiene la lesión es extraído junto con las proteínas asociadas.

Resíntesis y sellado

La ADN polimerasa rellena el hueco copiando la cadena molde intacta. La ADN ligasa crea el enlace fosfodiéster final, sellando la cadena reparada.

Conexión con xeroderma pigmentosa

En individuos con XP, un defecto en las enzimas de NER impide la reparación de los dímeros de timina. Los dímeros distorsionan la estructura de la doble hélice y causan problemas graves durante la replicación, aumentando significativamente el riesgo de cáncer de piel.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

2.7

Comparativa: Sistemas de Reparación del ADN

Sistema¿Cuándo actúa?Lesión corregidaEnzimas clave
Proofreading (lectura de prueba) Durante la replicación Base incorrectamente incorporada ADN Pol III (actividad exonucleasa 3'→5')
Reparación por escisión de bases (BER) Post-replicación; cualquier momento Bases dañadas/modificadas; sitios AP ADN glicosilasa, AP endonucleasa, ADN Pol, Ligasa
Reparación de apareamientos erróneos (MMR) Inmediatamente después de la replicación Bases mal apareadas MutS, MutL, MutH (procariotas); MSH, MLH (eucariotas)
Reparación por escisión de nucleótidos (NER) Post-replicación; cualquier momento Dímeros UV, aductos voluminosos Complejo XP, ADN Pol, ADN Ligasa
Consecuencias de fallo en la reparación

Si muchas mutaciones se acumulan en células somáticas pueden llevar a cáncer (división celular descontrolada). Si ocurren en células germinales, se transmiten a la siguiente generación.

Genes de reparación y cáncer

Mutaciones en genes de reparación están implicadas en cáncer pancreático, cáncer de colon, cáncer colorrectal y cáncer de piel (xeroderma pigmentosa).

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology.

Resumen

Conclusiones — Unidades 2.6 y 2.7

1

El ADN puede sufrir lesiones por agentes físicos (UV, radiación ionizante) o químicos (análogos de bases, alquilantes, intercalantes). Si no se reparan, estas lesiones generan mutaciones permanentes.

2

Las mutaciones se clasifican en sustituciones (transiciones y transversiones), inserciones, deleciones y translocaciones. Las mutaciones de marco de lectura (frameshift) son especialmente perjudiciales.

3

El proofreading de la ADN polimerasa (actividad exonucleasa 3'→5' de Pol III) corrige la mayoría de errores durante la replicación, reduciendo la tasa de error hasta ~1 en 10⁷.

4

La reparación de apareamientos erróneos (MMR) actúa post-replicación. En E. coli usa la metilación para identificar la cadena correcta; la cadena nueva (no metilada) es la que contiene el error.

5

La reparación por escisión de nucleótidos (NER) elimina segmentos de ADN dañado a ambos lados de la lesión. Su deficiencia causa xeroderma pigmentosa, una condición con alto riesgo de cáncer de piel.

[1] OpenStax General Biology. "DNA Repair." LibreTexts Biology. [2] Artículo UNAM — Revista Educación Química.

Actividad

Actividad Integradora

Resumen crítico de artículo científico

Lee el siguiente artículo publicado en la Revista Educación Química de la UNAM y elabora un resumen de máximo una cuartilla.

[2] M. Pérez-Urizar et al., "Replicación del ADN y reparación de errores," Revista Educación Química, UNAM, 2016.
Disponible en: https://revistas.unam.mx/index.php/req/article/download/63519/55708
Énfasis del resumen: Al elaborar tu resumen, enfócate en los temas vistos en el bloque de Replicación de la clase:
  • Conexión entre replicación y mecanismos de reparación
  • Papel de la ADN polimerasa en la fidelidad de la copia
  • Diferencias entre replicación en procariotas y eucariotas que influyen en la reparación
  • Importancia de los sistemas de reparación para la estabilidad del genoma
Formato del resumen
  • Máximo 1 cuartilla (aproximadamente 250–300 palabras)
  • Incluir: idea principal, argumentos relevantes a Replicación, conclusión personal
  • Citar el artículo en formato IEEE al final
Criterios de evaluación
  • Comprensión del contenido del artículo
  • Relación explícita con los temas de Replicación del bloque
  • Redacción propia (no copia literal)
  • Referencia correcta en formato IEEE
Bibliografía

Referencias — Formato IEEE

[1]

OpenStax, "DNA Repair," in General Biology 1e, LibreTexts Biology, 2016. [En línea]. Disponible en: https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_and_General_Biology/General_Biology_1e_(OpenStax)/3%3A_Genetics/14%3A_DNA_Structure_and_Function/14.6%3A_DNA_Repair. [Accedido: 2026].

[2]

Revista Educación Química, UNAM, "Replicación del ADN y sistemas de reparación," Revista Educación Química, vol. 27, 2016. [En línea]. Disponible en: https://revistas.unam.mx/index.php/req/article/download/63519/55708. [Accedido: 2026].

Derechos y uso

El contenido de OpenStax está disponible bajo licencia Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0). Reproducido con fines educativos. El artículo de la Revista Educación Química es acceso abierto — UNAM.

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