Proteínas
Por
sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en
proteínas simples (holoproteidos), formadas solo por aminoácidos o sus
derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), formadas por aminoácidos
acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas
por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son
necesarias para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80
% del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones
biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son
proteínas).3
Las
proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas
más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del
organismo y realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que
destacan:
Estructural.
Esta es la función más importante de una proteína (Ej: colágeno)
Inmunológica
(anticuerpos)
Enzimática
(Ej: sacarasa y pepsina)
Contráctil
(actina y miosina)
Homeostática:
colaboran en el mantenimiento del pH (ya que actúan como un tampón químico)
Transducción
de señales (Ej: rodopsina)
Protectora
o defensiva (Ej: trombina y fibrinógeno)
Producción
de costras (ej:fibrina).
Las
proteínas están formadas por aminoácidos. Las proteínas de todos los seres
vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de
algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la
información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula,
un tejido y un organismo.
Las
proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes
que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores
externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia
determinada es denominado proteoma.
Los
prótidos o proteínas son biopolímeros, están formadas por un gran número de
unidades estructurales simples repetitivas (monómeros) denominado aminoácidos,
unidas por enlaces peptídicos. Debido a su gran tamaño, cuando estas moléculas
se dispersan en un disolvente adecuado, forman siempre dispersiones coloidales,
con características que las diferencian de las disoluciones de moléculas más
pequeñas. Muchas proteínas presentan carga neta en ciertos rangos de pH del
medio. Por ello pueden considerarse ionómeros.
Por
hidrólisis, las moléculas de proteína se dividen en numerosos compuestos
relativamente simples, de masa molecular pequeña, que son las unidades
fundamentales constituyentes de la macromolécula. Estas unidades son los
aminoácidos, de los cuales existen veinte especies diferentes y que se unen
entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de estos aminoácidos
pueden participar en la formación de la gran molécula polimérica de una
proteína.
Todas
las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas
poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas,
el contenido de nitrógeno representa, por término medio, 16 % de la masa total
de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N. El factor
6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a
partir de la medición de N de la misma.
Mediante una familia de métodos denominados de síntesis
peptídica es posible sintentizar químicamente proteínas pequeñas. Estos métodos
dependen de técnicas de síntesis orgánica como la ligación para producir
péptidos en gran cantidad.6 La síntesis química permite introducir aminoácidos
no naturales en la cadena polipeptídica, como por ejemplo amino ácidos con
sondas fluorescentes ligadas a sus cadenas laterales.
LÍPIDOS
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas),
que están constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno. También pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Debido a su estructura,
son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.
Los lípidos cumplen funciones diversas en
los organismos vivientes, entre ellas
la de reserva energética (como los triglicéridos),
estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y reguladora (como las hormonas esteroides).
Los lípidos son moléculas muy diversas;
unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos
tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o
semiflexibles hasta alcanzar casi una total Flexibilidad mecánica molecular;
algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de
hidrógeno.
La mayoría de los lípidos tiene algún tipo
de carácter no polar, es decir, poseen una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al
agua" o "rechaza el agua"), lo que significa que no interactúa
bien con solventes polares como el agua, pero sí con la gasolina, el éter o el cloroformo. Otra
parte de su estructura es polar o hidrofílica ("que tiene afinidad por el agua") y tenderá
a asociarse con solventes polares como el agua; cuando una molécula tiene una
región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter de anfipático. La región hidrófoba de los lípidos es la que
presenta solo átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, como la larga
"cola" alifática de los ácidos grasos o los anillos de esterano del colesterol; la región
hidrófila es la que posee grupos polares o con cargas eléctricas, como el hidroxilo (–OH) del colesterol, el carboxilo (–COOH–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO4–)
de los fosfolípidos.
Por otra parte, los lípidos son largas
cadenas de hidrocarburos y pueden tomar ambas formas: cadenas alifáticas
saturadas (un enlace simple entre diferentes enlaces de carbono) o insaturadas
(unidos por enlaces dobles o triples). Esta estructura molecular es no polar.
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo
que usualmente se subdivide en dos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables)
o no los posean (lípidos insaponificables):
Lípidos saponificables:
Simples. Son los que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Ácidos grasos: Son las
unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas
formadas por una larga cadena hidrocarbonada (CH2) con un número par de átomos
de carbono (2-24) y un grupo carboxilo(COOH) terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido
graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.
Acilglicéridos: Los acilglicéridos o
acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol (glicerina), formados mediante una reacción
de condensación llamada esterificación. Una molécula de glicerol puede reaccionar con
hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tresgrupos hidroxilo.
Según el número de ácidos grasos que se unan a la
molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:
·
Triacilglicérido o triglicéridos: la
glicerina está unida a tres ácidos grasos. Son los más importantes y extendidos
de los tres.
Los triglicéridos constituyen la principal reserva
energética de los animales, en los que constituyen las grasas; en los vegetales constituyen los aceites. El exceso de lípidos es almacenado en grandes
depósitos en el tejido adiposo de los animales.
Céridos:
Las ceras son moléculas que se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Por
ejemplo la cera de abeja. Son
sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras. En
los animales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. En los vegetales, las
ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos,
junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación.
Complejos: Son
los lípidos que, además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y
oxígeno, contienen otros elementos como
nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A
los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que
forman las membranas celulares.
Fosfolípidos: Los fosfolípidos se caracterizan por poseer un grupo de
naturaleza fosfato que les otorga una marcada polaridad. Se
clasifican en dos grupos, según posean glicerol o esfingosina.
Fosfoesfingolípidos: Los fosfoesfingolípidos son esfingolípidos con un grupo fosfato, tienen una arquitectura
molecular y unas propiedades similares a los fosfoglicéridos. No obstante, no
contienen glicerol, sino esfingosina,
un aminoalcohol de cadena larga al que se unen un ácido graso, conjunto
conocido con el nombre de ceramida; a
dicho conjunto se le une un grupo fosfato y a éste un aminoalcohol; el más
abundante es la esfingomielina,
en la que el ácido graso es el ácido lignocérico y el aminoalcohol la colina; es el componente principal de la vaina
de mielina que
recubre los axones de las neuronas.
Glucolípidos: Los glucolípidos son esfingolípidos formados
por una ceramida (esfingosina
+ ácido graso) unida a un glúcido, careciendo, por tanto, de grupo fosfato. Al igual
que los fosfoesfingolípidos poseen ceramida, pero a diferencia de ellos, no
tienen fosfato ni alcohol. Se hallan en las bicapas lipídicas de todas las
membranas celulares, y son especialmente abundantes en el tejido nervioso; el nombre de los dos tipos principales de
glucolípidos alude a este hecho:
·
Cerebrósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une
un monosacárido (glucosa o galactosa) o a un oligosacárido.
·
Gangliósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une a
un oligosacárido complejo en el que siempre hay ácido siálico.
Los glucolípidos se localizan en la cara externa de
la bicapa de las membranas celulares donde actúan de receptores.
Lípidos insaponificables:
Terpenos: Los terpenos,
terpenoides o isoprenoides, son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno). Los
terpenos biológicos constan, como mínimo de dos moléculas de isopreno. Algunos
terpenos importantes son los aceites
esenciales (mentol, limoneno, geraniol), el fitol (que forma parte de la molécula de clorofila), las
vitaminas A, K y E, los carotenoides (que son pigmentos fotosintéticos) y el caucho (que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis).
Esteroides: Los esteroides son
lípidos derivados del núcleo del hidrocarburo esterano (o ciclopentanoperhidrofenantreno), esto es,
se componen de cuatro anillos fusionados de carbono que posee diversos grupos
funcionales (carbonilo, hidroxilo)
por lo que la molécula tiene partes hidrofílicas e hidrofóbicas (carácter anfipático).
Entre los esteroides más destacados se encuentran los ácidos biliares,
las hormonas sexuales,
las corticosteroides, la vitamina D y
el colesterol.
Prostaglandinas: Los eicosanoides o
prostaglandinas son lípidos derivados de los ácidos grasos esenciales de 20
carbonos tipo omega-3 y omega-6. Los principales precursores de
los eicosanoides son el ácido araquidónico, el ácido linoleico y el ácido linolénico. Todos los eicosanoides son
moléculas de 20 átomos de carbono y pueden clasificarse en tres tipos: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.
Cumplen amplias funciones como mediadores para
el sistema
nervioso central, los
procesos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto de vertebrados como invertebrados. Constituyen las moléculas involucradas en las
redes de comunicación celular más complejas del organismo animal, incluyendo el hombre.
Ácidos Nucleícos
Los
ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros
denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman,
largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños
gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos
almacenan la información genética de los organismos vivos y son los
responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y
el ARN.El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, que en el año 1869 aisló los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), estos se diferencian:
- por el
glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y
desoxirribosa en el ADN);
- por las
bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el
ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
o
en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.
Entre las principales funciones de estos ácidos tenemos:
·
- Duplicación del ADN
·
- Expresión del mensaje genético:
·
- Transcripción del ADN para formar ARN y otros
·
- Traducción, en los ribosomas, del mensaje contenido en
el ARN a proteínas.
Las unidades que forman los
ácidos nucleicos son los nucleótidos.
Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido
de cinco carbonos
(una pentosa, ribosa en el
ARN y desoxirribosa
en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o
pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y
un grupo fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato
están unidos a la pentosa.
La
unidad formada por el enlace de la pentosa y de la base nitrogenada se denomina
nucleósido. El conjunto formado por
un nucleósido y uno o varios grupos fosfato unidos al carbono 5' de la pentosa
recibe el nombre de nucleótido. Se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP)
cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP)
si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.
Características del ADN
El ADN es bicatenario, está constituido por dos
cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble
cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN
de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula
de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características
biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las
células realicen sus funciones.
Estructuras ADN
- Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos
(monocatenario) es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin
cadena complementaria. No es funcional, excepto en algunos virus.
- Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos
cadenas de nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por
las bases nitrogenadas por medio de puentes de
hidrógeno. Está enrollada
helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:
- Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un plano
inclinado (ADN no codificante).
- Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN funcional).
- Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se
encuentra presente en los parvovirus.
Características del ARN
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos
constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las
cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de
timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha
característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no
existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al
ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN está constituido casi
siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones,
como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas y estables.
Tipos
de ARN:
·
El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de
bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa
como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo
hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de
los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde
que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez
cumplida su misión, se destruye.
- El ARN de transferencia existe en forma de
moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de la que consta la
molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a
los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases
complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos,
bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma
uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en
el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero
para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo
tanto, a la síntesis de una proteína.
- El ARN ribosómico es el más
abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas
y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El
ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con
proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.
Básicamente por ácidos nucleicos están formados
varios monómeros comúnmente llamados nucleótidos, estos nucleótidos se unen
unos a otros y dormán enlaces muy largos, podemos ácidos nucleicos podemos
entender que hablamos del ADN que es el acido desoxirribonucleico, es el
encargado de transmitir nuestro caracteres hereditarios a otro organismo a
nuestra descendencia como pudimos observar anteriormente existen dos tipos de
ácidos nucleicos que es el ADN y el ARN que generalmente se diferencian por su
estructura molecular.
Las bases nitrogenadas forman una parte importante
en los ácidos nucleicos ya que son los que determinan las funciones del ADN y
el ARN.
Por lo tanto nuestra estructura y todo lo que somos lo determina el ADN es lo que heredamos de nuestro progenitores.
Por lo tanto nuestra estructura y todo lo que somos lo determina el ADN es lo que heredamos de nuestro progenitores.
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