Replicación del ADN

La replicación del ADN es un proceso ordenado y secuencial que, aunque presenta algunas diferencias entre procariotas y eucariotas, se puede dividir en tres etapas principales:

1. Fase de Iniciación:

Esta etapa implica el desarrollo y la apertura de la doble hélice del ADN. El proceso comienza en un punto de origen específico llamado Origen de Replicación (OriC), donde predominan los nucleótidos de adenina y timina. Los pasos clave en esta fase son:

1. Reconocimiento del punto de iniciación: Proteínas específicas reconocen y se unen al OriC.
2. Apertura de la doble hélice: Las enzimas helicasas rompen los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, abriendo la doble hélice como una cremallera.
3. Alivio de la tensión: La apertura de la doble hélice genera tensión en las zonas adyacentes. Las enzimas girasas y topoisomerasas alivian esta tensión rompiendo y volviendo a sellar la hélice de ADN.
4. Estabilización de las hebras: Las proteínas de unión a cadena simple (SSB) se unen a las hebras molde separadas, evitando que se vuelvan a enrollar y manteniendo las bases expuestas para la replicación.

2. Fase de Elongación:

En esta fase, la ADN polimerasa juega un papel crucial en la síntesis de nuevas cadenas de ADN. Sin embargo, debido a su direccionalidad 5′ a 3′, la replicación ocurre de manera diferente en las dos hebras molde:

Hebra Conductora:

La síntesis de ADN en la hebra conductora es continua. La ADN polimerasa avanza sin interrupciones a medida que la horquilla de replicación se abre, agregando nucleótidos complementarios a la hebra molde.

Hebra Rezagada:

La replicación en la hebra rezagada es discontinua debido a la dirección opuesta de la hebra molde. La síntesis se produce en fragmentos cortos llamados fragmentos de Okazaki. Cada fragmento requiere un cebador de ARN para que la ADN polimerasa pueda comenzar a agregar nucleótidos. Los pasos en la síntesis de la hebra rezagada son:

1. Síntesis de cebadores de ARN: Una enzima llamada primasa sintetiza pequeños fragmentos de ARN que actúan como cebadores.
2. Síntesis de fragmentos de Okazaki: La ADN polimerasa utiliza el extremo 3′ del cebador de ARN para comenzar a sintetizar un nuevo fragmento de ADN en dirección 5′ a 3′.
3. Eliminación de cebadores: Una vez que se completa un fragmento de Okazaki, otra ADN polimerasa elimina el cebador de ARN y lo reemplaza con ADN.
4. Unión de fragmentos: La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki adyacentes, creando una hebra continua de ADN.

3. Fase de Terminación:

En las células procariotas, la replicación termina cuando las dos horquillas de replicación se encuentran en el lado opuesto al origen (OriC). Una secuencia específica llamada secuencia de terminación (Ter) señala el final de la replicación. Una proteína se une a la secuencia Ter, bloqueando el avance de la helicasa y deteniendo la replicación.

Glucólisis

La glucólisis es una vía metabólica fundamental que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico. Este proceso ocurre en el citoplasma celular y consta de 10 etapas enzimáticas:

Etapas de la Glucólisis:

1. Fosforilación de la glucosa: La glucosa se fosforila con el gasto de una molécula de ATP, formando glucosa-6-fosfato.
2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato: La glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa-6-fosfato.
3. Fosforilación de la fructosa-6-fosfato: Se consume otra molécula de ATP para fosforilar la fructosa-6-fosfato, formando fructosa-1,6-bisfosfato.
4. Escisión de la fructosa-1,6-bisfosfato: La fructosa-1,6-bisfosfato se divide en dos triosas fosfato: gliceraldehído-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato.
5. Interconversión de triosas fosfato: La dihidroxiacetona fosfato se isomeriza a gliceraldehído-3-fosfato, por lo que a partir de este punto, todas las reacciones ocurren dos veces por cada molécula de glucosa inicial.
6. Oxidación del gliceraldehído-3-fosfato: El gliceraldehído-3-fosfato se oxida y se fosforila, formando 1,3-bisfosfoglicerato. Esta reacción reduce dos moléculas de NAD+ a NADH.
7. Transferencia de fosfato al ADP: El 1,3-bisfosfoglicerato transfiere un grupo fosfato al ADP, formando ATP y 3-fosfoglicerato.
8. Isomerización del 3-fosfoglicerato: El 3-fosfoglicerato se isomeriza a 2-fosfoglicerato.
9. Deshidratación del 2-fosfoglicerato: El 2-fosfoglicerato se deshidrata, formando fosfoenolpiruvato.
10. Transferencia de fosfato al ADP: El fosfoenolpiruvato transfiere su grupo fosfato al ADP, formando ATP y piruvato.

Balance Energético:

El balance neto de la glucólisis es:

• Consumo: 1 Glucosa + 2 ATP + 2 NAD+
• Producción: 2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

Por lo tanto, la glucólisis produce una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH por molécula de glucosa.