Proteínas y ácidos nucleicos

Proteínas
Las proteínas son macromoléculas que tienen múltiples funciones en el organismo; controlan las condiciones fisicoquímicas dentro de la célula, forman parte de las estructuras celulares y sobre todo catalizan prácticamente todas las reacciones que tienen lugar en la célula, y en este caso se les denomina Enzimas.
La presencia de una enzima y su concentración en un compartimento biológico dado, determina la capacidad de ese compartimento de llevar a cabo una reacción bioquímica y la velocidad a la cual tiene lugar.
Las proteinas estan estructiradas por anminoacidos. Todas las proteínas están construidas a partir del mismo conjunto de 20 aminoácidos.

- Estructura de un Aminoácido.
Los aminoácidos se unen uno al otro, vía los grupos alfa amino de un aminoácido con el grupo alfa carboxilo de otro aminoácido. A esta unión se le denomina enlace peptídico y al producto se le denomina péptido.

- Enlace Peptídico.
Si se unen dos aminoácidos se le denomina dipéptido, y si son muchos se le llama polipéptido. Las proteínas están formadas por uno o más polipéptidos. En algunas ocasiones los polipéptidos están formados por más de 100 uniones peptídicas, o sea, son largas cadenas integradas por un número relativamente grande de aminoácidos.
A la secuencia en la cual están acomodados los aminoácidos en una cadena peptídica se le denomina estructura primaria y se determina genéticamente. La estructura primaria determina la estructura tridimensional de la proteína, la que a su vez determina su función.

- Estructura Tridimensional de una Proteína (Citocromo).
Los polipéptidos se sintetizan en los organeros citoplasmáticos llamados ribosomas. Los aminoácidos se van uniendo, uno a uno, a la cadena del polipéptido en formación. La selección de cuál aminoácido se integra en un punto dado de la cadena, está determinada por el mensaje genético transportado desde los cromosomas por medio de los ácidos ribonucleicos.
Una vez que se termina la construcción de la cadena, el polipéptido se libera al citoplasma donde se dobla sobre sí mismo hasta obtener la estructura tridimensional propia, pudiéndose agrupar con otros polipéptidos para constituir la proteína biológicamente activa.
La estructura tridimensional está determinada por las interacciones entre los residuos de los aminoácidos que forman la cadena peptídica. Los grupos lipofílicos tienden a estar en el centro de la molécula y los grupos polares hacia afuera. Los residuos sulfurados forman uniones disulfhidrilo que estabilizan la forma de la proteína. Las uniones del tipo interacciones de van der Waals y los puentes de hidrógeno ayudan a posicionar las cadenas en el espacio, estabilizando la estructura tridimensional. El proceso por medio del cual la proteína adquiere su conformación en condiciones fisiológicas es espontáneo, no está catalizado por ninguna enzima y la conformación final depende exclusivamente de la estructura primaria.
Cuando la proteína contiene, además de las cadenas de polipéptidos otros compuestos diferentes, se dice que la proteína es compleja.
-Enzimas. En su función como enzimas, las proteínas hacen uso de su propiedad de poder interaccionar, en forma específica, con muy diversas moléculas. A las substancias que se transforman por medio de una reacción enzimática se les llama substratos. Los substratos reconocen un sitio específico en la superficie de la proteína que se denomina sitio activo.
La enzimas tienen una gran especificidad, por ejemplo catalizan la transformación de sólo un substrato o grupo funcional, pudiendo discriminar entre dos enantiomorfos.
Normalmente el nombre de una enzima se forma con el nombre de la reacción que cataliza o el nombre del sustrato que transforman, terminando el nombre en "asa".
Por ejemplo:
a las enzimas que transfieren un átomo de oxígeno a un metabolito se les denomina oxigenasas,
a las que transfieren un residuo de ácido glucurónico del ácido UDPglucurónico a un metabolito o xenobiótico, se le conoce como UDP glucuronil transferasa,
a las enzimas que catalizan la adición de una de las cuatro bases a una molécula de ADN en formación se le denomina ADN sintetasa o ADN polimerasa, las que hidrolizan el ADN se le llama ADNasa, etc.

Existe un método sistemático, aprobado por las asociaciones internacionales de bioquímica, para integrar el nombre de una enzima.
Uniones tóxicos-proteínas. No siempre las interacciones entre las proteínas y los compuestos de relativo bajo peso molecular son del tipo enzima-sustrato. Pueden dar lugar a asociaciones de adición que no producen cambios en la cosntitución química del aducto. Esto sucede en la captación de tóxicos por las proteínas de la sangre y es una función muy importante dentro de los mecanismos de protección del organismo a la presencia de compuestos extraños ya que reduce la concentración de tóxicos libres en el plasma sanguíneo. El tóxico no asociado a proteínas es el que se puede transportar mas fácilmente a los tejidos.




Ácidos nucleicos
los ácidos nucleicos se clasifican en ácidos desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos orgánulos, y en ácidos ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma. Se conoce con considerable detalle la estructura y función de los dos tipos de ácidos.
Estructura. El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos permitió la elucidación del código genético, la determinación del mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y el mecanismo de transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas.
A las unidades químicas que se unen para formar los ácidos nucleicos se les denomina nucleótidos y al polímero se le denomina polinucleótido o ácido nucleico.
Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada, un grupo fosfato y un azúcar; ribosa en caso de ARN y desoxirribosa en el caso de ADN.
Las bases nitrogenadas son las que contienen la información genética y los azúcares y los fosfatos tienen una función estructural formando el esqueleto del polinucleótido.
En el caso del ADN las bases nitrogenadas son. A (Adenina), G (Guanina), T (Timina) y C (Citosina) . En el caso del ARN también son cuatro bases, A, G, C y U (Uracilo).

-Estructura de las Bases Nitrogenadas.
Las bases se unen al carbono 1' del azúcar y el fosfato en el carbón 5' para formar el nucleótido.

-Estructura de un Nucleótido.
Los nucleótidos se unen para formar el polinucleótido por uniones fosfodiester entre el carbono 5' de un nucleótido y el carbono 3' del siguiente.

- El Código Genético

El mensaje que está contenido en el genoma se encuentra escrito en un lenguaje de 4 letras (las cuatro bases), el cual se transcribe usando el mismo lenguaje, al sintetizar el ARNm. La síntesis de proteínas se le denomina traducción porque ahora se pasa del lenguaje de 4 letras a otro con 20 letras (los 20 aminoácidos). Para pasar de un lenguaje a otro se necesita un código para hacer la traducción y se le denomina código genético.
Las equivalencias entre los dos lenguajes se presentaron en la tabla anterior. Tres bases contiguas (un triplete) codifican un aminoácido, así como también para la puntuación del mensaje. Se determinó qué tripletes codifican cada aminoácido y qué tripletes indican el inicio y la terminación del mensaje. Al triplete se le dio el nombre de codón. Se encontró que algunos aminoácidos podían ser codificados por más de un codón, o sea hay codones que son sinónimos. Por esta razón se dijo que el código genético es degenerado.
Cuando se modifica la molécula de ADN de un organismo agregándole porciones de ADN provenientes de otro organismo se dice que se hizo una recombinación del ADN y al resultado se le llama ADN recombinante. Esta técnica se usa para producir organismos capaces de hacer funciones que el organismo original no tenía.

El gen modificado puede ahora codificar una proteína diferente, y si este es el caso, se dice que tuvo lugar una mutación.
LOS GLÚCIDOS
Los glúcidos son biomoléculas orgánicas. Están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, aunque además, en algunos compuestos también podemos encontrar Nitrógeno y Fósforo.
Reciben también el nombre de azúcares, carbohidratos o hidratos de carbono.
La importancia biológica principal de este tipo de moléculas es que actúan como reserva de energía o pueden conferir estructura, tanto a nivel molecular (forman nucleótidos), como a nivel celular (pared vegetal) o tisular (tejidos vegetales de sostén, con celulosa).