Funciones de las proteínas

PRO:

• Contráctil. La actina y la miosina llevan a cabo la contracción muscular y la dineína permite el movimiento de cilios y flagelos.
• Defensa. Algunas proteínas desempeñan funciones de protección, como por ejemplo, la trombina y el fibrinógeno, que contribuyen a la formación del coágulo durante una hemorragia, pero las proteínas que poseen una función defensiva más importante son las inmunoglobulinas de la sangre, que se comportan como anticuerpos frente a los posibles patógenos que puedan penetrar en el organismo.
• Estructural. Las proteínas fibrosas, realizan importantes funciones estructurales, proporcionando soporte mecánico a las células animales y vegetales. En las células se encuentran las glucoproteínas de la membrana plasmática, las histonas que se comportan como elementos estructurales de los cromosomas o los microtúbulos de tubulina. Formando parte de los tejidos están el colágeno, la queratina y la elastina.
• Enzimática. Tal vez sea de las funciones más importantes. Las enzimas actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo que tiene lugar en los seres vivos.
• Hormonal. Entre las hormonas proteicas están la insulina y el glucagón y las hormonas segregadas por la hipófisis (hormona del crecimiento, oxitocina, vasopresina y otras).
• Transporte. Determinadas proteínas intervienen en el transporte a través de las membranas celulares (proteínas de canal). Otras proteínas extracelulares contribuyen al transporte de sustancias: la hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados; la hemocianina en los invertebrados; mioglobina en el músculo estriado; los citocromos transportan electrones en la cadena respiratoria; seroalbúmina acumula gran cantidad de sustancias (fármacos, ácidos grasos…); las lipoproteínas transportan grasas (quilomicrones, HLD y LDL).

Composición y función de los ácidos nucleicos

a. Composición química de los ácidos nucleicos

Las moléculas de ADN se caracterizan por estar formadas por los siguientes componentes:

• Una molécula de ácido fosfórico (en forma de fosfato)
• Un azúcar (pentosa), la Beta-D-Desoxirribosa
• Una base nitrogenada, tiene una estructura en forma de anillo que contiene los átomos de carbono y nitrógeno, pueden ser de dos tipos:
  • Púricas, presentan una estructura formada por un doble anillo: son la adenina (A) y la guanina (G)
  • Pirimidínicas, presentan una estructura con un solo anillo: son la citosina (C), la timina (T).

b. Función de cada tipo de ácido nucleico

Función del ADN

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una macromolécula que desempeña dos funciones de trascendental importancia para todos los seres vivos:

1. Replicación: La doble hélice del ADN se replica, de este modo cada cadena es capaz de originar dos réplicas idénticas de sí misma, con la misma composición y secuencia de bases que la molécula original, que se repartirán una a cada célula hija; de esta manera, la información genética se transmite de generación en generación.
2. Almacenamiento de la información genética: Guarda la información genética, que permite a los organismos desarrollar sus ciclos biológicos, desde su nacimiento hasta su muerte, y no sólo cuenta con el mensaje genético (los genes), sino también con las instrucciones precisas para su lectura.

Función del ARN

Otro tipo de ácidos nucleicos son las moléculas de ARN, biopolímeros formados por el encadenamiento de ribonucleótidos-5′-monofosfato. Su estructura es similar a la del ADN y está constituida por unidades fosfodiester 5′-3’fosfato de los ribonucleótidos, las características que las diferencian son que estas están constituidas por la ribosa, sustituye la timina por el uracilo y forma una molécula monocatenaria, normalmente. Existen varios tipos:

• ARN mensajero (ARNm). Su función es copiar la información genética del ADN en un proceso denominado transcripción y llevarla hasta los ribosomas, que son los orgánulos donde se realiza la síntesis de proteínas. Cada ARN mensajero se sintetiza tomando como molde una porción de ADN y es complementario a él.
• ARN transferente (ARNt). Son moléculas pequeñas (entre 80 y 100 nucleótidos), con estructuras secundarias y encargadas del transporte de aminoácidos hasta los ribosomas durante la síntesis de proteínas. En uno de los brazos lleva un triplete de bases nitrogenadas, llamadas anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que va a transportar, y es complementario al correspondiente (triplete) codón del ARNm.
• ARN nucleolar (ARNn). Se encuentra asociado a numerosas proteínas formando el nucleolo. Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN, denominados organizadores nucleolares (NOR). Una vez formado, se fragmenta y da lugar a los diferentes tipos de ARNr.
• ARN ribosómico (ARNr). Participan en la formación de las subunidades ribosómicas al unirse a más de setenta proteínas formando los ribosomas, orgánulo donde se sintetizan las proteínas. Los ARNr contribuyen a que las subunidades grande y pequeña de los ribosomas posean una estructura acanalada, con hendiduras o sitios capaces de albergar simultáneamente a una molécula de ARNm y a los diferentes aminoácidos unidos a los ARNt que participaran en la síntesis de una cadena polipeptídica (la subunidad grande).

c. Localización en el interior de una célula animal

• Núcleo: ADN, ARNn
• Citoplasma: ARNm, ARNt, ARNr (formando parte de los ribosomas)

d. Diferencia entre nucleótido y nucleósido

La diferencia radica en la presencia de un grupo fosfato presente en el nucleótido.

Los nucleósidos se forman por la unión entre el C1’ de la pentosa y el N9 de las bases nitrogenadas púricas (A y G); o bien el N1 de las pirimidínicas (C,T y U). Este enlace es B-N-glucosídico y se libera una molécula de agua. Si la pentosa es ribosa hablaremos de ribonucleótidos, y si es desoxirribosa hablaremos de desoxirribonucleósidos.

Los nucleótidos se forman por la unión de un grupo fosfato al nucleósido. Los nucleótidos que forman los ácidos nucleicos poseen el fosfato en posición 5′, que va unido por un enlace éster al azúcar. La presencia de este fosfato les da carácter ácido.

Al igual que ocurre con los nucleósidos, hay dos series de nucleótidos según posean ribosa o desoxirribosa, y se nombran añadiendo la terminación -ílico si poseen bases púricas (A y G); o -idílico si la base es pirimidínica (C,T y U). Por ejemplo el ácido adenílico (AMP) o el ácido citidílico (CMP).

Ejemplos de nucleótidos importantes

• ATP: El adenosín trifosfato (ribonucleótido de adenina con tres grupos fosfatos) actúa como»moneda de intercambio de energí».
• NADH: Es un nucleótido coenzimático de piridina, concretamente es un dinucleótido de nicotinamida y adenina. Son coenzimas de deshidrogenasas, intervienen en procesos metabólicos como puede ser la respiración celular.

Ejercicios

Ejercicio 1

a. ¿Qué porcentaje de Guanina, Citosina, Uracilo y Timina habrá en este fragmento?

El porcentaje de las bases es la siguiente: 20% de timina, 30% de guanina y 30% de citosina, el contenido en Uracilo es nulo ya que se trata de una molécula de ADN.

Esto se debe a la complementariedad de las bases nitrogenadas en la conformación de la estructura en doble hélice de las dos cadenas polinucleotídicas, en la que una base púrica (de mayor dimensión) se enfrenta con una base pirimidínica y el acoplamiento siempre enfrenta a A con T y a G con C.

b. ¿A qué tipo de ácido nucleico correspondería el fragmento?

Corresponde a una molécula de ADN ya que se trata de una molécula formada por dos cadenas de polinucleótidos.

c. ¿Por qué tipo de glúcido (pentosa) está constituido este ácido nucleico formado?

Está constituido por la Beta-D-2-Desoxirribosa.

d. ¿En qué lugar de la célula humana se podría localizar este fragmento de ácido nucleico?

El ADN se localiza en el núcleo y en las mitocondrias.

Ejercicio 2

a. Si un fragmento de este ADN equino contiene 30% de Adenina, ¿qué cantidad existirá de las restantes bases nitrogenadas?

Si contiene un 30% de Adenina, contendrá la misma cantidad de Timina, 20% de guanina y 20% de citosina.

Ejercicio 3

a. ¿A qué tipo de macromolécula corresponderá el fragmento adjunto?

Corresponde a una molécula de ácido ribonucleico, formada por una secuencia de ribonucleótidos (5′-G-C-U-A-3′).

b. Indica cuál es la principal función de la macromolécula.

La función es la de dirigir la síntesis de las proteínas a partir de la información obtenida del ADN. Todos los ARN se forman a partir del ADN, tomando una parte de él como molde; este hecho hace que sean complementarios.

c. Cita dos nucleótidos que actúen como Coenzima.

Los principales nucleótidos coenzimáticos son:

• Los nucleótidos de flavina, que están formados por una base nitrogenada de flavina, que al unirse a la pentosa (ribitol) forma la riboflavina o vitamina B2.
  • FMN: flavín mononucleótido.
  • FAD: flavín adenín-dinucleótido.
• Los nucleótidos de piridina, son dinucleótidos formados por enlaces fosfodiéster del nucleótido de nicotinamida y el de adenina. La nicotinamida, también llamada vitamina B3 o niacina, es una base nitrogenada derivada de la piridina.
  • NAD+: dinucleótido de nicotinamida y adenina
  • NADP+: fosfato del dinucleótido de nicotinamida y adenina.