Procesos Vitales de la Célula: Replicación del ADN y Gluconeogénesis

Mecanismos de la Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual una molécula de ADN origina dos moléculas idénticas antes de la división celular, garantizando la transmisión de la información genética a las células hijas. Es un proceso semiconservativo, ya que cada molécula hija conserva una cadena de la molécula original y sintetiza una nueva cadena complementaria.

La replicación comienza en los orígenes de replicación, donde se forma una horquilla de replicación. La enzima helicasa separa las dos cadenas de ADN rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Las proteínas de unión a ADN monocatenario estabilizan las cadenas separadas y las topoisomerasas eliminan la tensión producida por el desenrollamiento de la doble hélice.

La síntesis de las nuevas cadenas es realizada por las ADN polimerasas, que incorporan nucleótidos complementarios siguiendo la secuencia de la cadena molde. Estas enzimas solo pueden sintetizar ADN en dirección 5'→3' y necesitan un cebador de ARN sintetizado por la primasa. Debido al carácter antiparalelo del ADN, una de las cadenas nuevas se sintetiza de forma continua y recibe el nombre de cadena líder, mientras que la otra se sintetiza de forma discontinua mediante los fragmentos de Okazaki, constituyendo la cadena retardada.

Posteriormente, los cebadores son eliminados, sustituidos por ADN y los fragmentos son unidos por la ADN ligasa. Las ADN polimerasas poseen además actividad correctora que les permite detectar y corregir errores durante la replicación, aumentando la fidelidad del proceso. Como resultado final se obtienen dos moléculas de ADN idénticas que contienen la misma información genética.

La Gluconeogénesis: Ruta de Síntesis de Glucosa

Es una ruta que permite aportar glucosa a los tejidos cuando el aporte por parte de la dieta o el nivel de esta en sangre no es adecuado. Comparte los pasos reversibles con la glucólisis, pero presenta tres pasos irreversibles diferentes. La gluconeogénesis permite sintetizar glucosa a partir de piruvato mediante un proceso anabólico que requiere una importante inversión de energía en forma de ATP y NADH+H⁺. Tiene lugar únicamente en la corteza renal y el hígado y ocurre principalmente en el citosol.

Reacciones Alternativas e Irreversibles

• 1) Síntesis de fosfoenolpiruvato: la conversión de piruvato en fosfoenolpiruvato requiere dos reacciones catalizadas por la piruvato carboxilasa, que transforma el piruvato en oxalacetato, y la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, que convierte el oxalacetato en fosfoenolpiruvato. La piruvato carboxilasa consume ATP para fijar un carbono y formar oxalacetato. Posteriormente, la hidrólisis de GTP impulsa la transformación del oxalacetato en fosfoenolpiruvato y CO₂.
• 2) Conversión de fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato: reacción hidrolítica catalizada por la fructosa-1,6-bisfosfatasa que elimina el fosfato de la posición 1. No genera ATP, sino Pi. Está inhibida por fructosa-1,6-bifosfato y activada por citrato.
• 3) Formación de glucosa a partir de glucosa-6-fosfato: reacción hidrolítica catalizada por la glucosa-6-fosfatasa que elimina el fosfato de la posición 6. Tampoco genera ATP, sino Pi.

Regulación del Proceso

Estas enzimas están reguladas alostéricamente por factores que suelen coincidir con los que regulan las enzimas opuestas de la glucólisis, aunque con efecto contrario. Esta regulación opuesta constituye un ciclo de sustrato, permitiendo activar una ruta e inhibir la otra, aumentando el control metabólico y evitando gasto energético innecesario.