Biomoléculas orgánicas: Aminoácidos, Proteínas y Ácidos Nucleicos

Aminoácidos

Propiedades:

  • Solubles en agua y cristalizables.
  • Tienen un carbono asimétrico, por lo tanto, en disoluciones pueden desviar la luz polarizada y también presentan configuraciones distintas.
  • En solución acuosa dan lugar a un ion dipolar al tener dos grupos ionizables. Los aminoácidos poseen un comportamiento anfótero, es decir, en un medio ácido actúan como base y en un medio básico actúan como ácido.
  • En un medio ácido ganan protones y en un medio básico pierden protones.

Proteínas

Propiedades:

  • Cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos y una estructura tridimensional, cada especie tiene sus proteínas.
  • Las proteínas poseen un elevado tamaño molecular por lo que al disolverse dan lugar a dispersiones coloidales (geles, concentradas y soles, diluidas).
  • Son solubles en medio acuoso cuando están en estructura terciaria y la solubilidad se debe a los radicales R que al ionizarse establecen enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua.
  • En solución las proteínas pueden actuar como ácido o como base.
  • La exposición de las moléculas a temperaturas, pH o salinidades extremas les hace experimentar un cambio llamado desnaturalización, cuyo efecto es un descenso de solubilidad. La desnaturalización supone la pérdida de la estructura terciaria debido a la ruptura de enlaces no covalentes, transformándose en estructura primaria insoluble en el agua. Hay dos tipos:
    • Reversible: al cesar el agente que provocó el cambio, la proteína recupera la estructura nativa.
    • Irreversible: la proteína no puede recuperar su forma nativa.

Funciones biológicas:

No existe función biológica en la que no esté implicada alguna proteína.

  • Acción enzimática (biocatalizadores, aceleran las reacciones químicas).
  • Transporte (hemoglobina transporta el oxígeno de la sangre y lipoproteínas que transportan lípidos).
  • Movimiento y contracción (intervienen en la contracción de las fibras musculares).
  • Soporte mecánico y estructural (fibras del tejido conjuntivo).
  • Nutrición y reserva (son fuentes de aminoácidos).
  • Inmunidad (proteínas de defensa específicas que se unen y neutralizan virus).
  • Regulación (la insulina regula la concentración de glucosa en la sangre).
  • Recepción y transmisión de señales (ciertas proteínas de membrana son receptoras de hormonas y otras transmiten impulsos nerviosos, en las neuronas).

Ácidos Nucleicos

Concepto:

  • Son sustancias con carácter ácido que se encuentran principalmente en el núcleo de la célula.
  • Están formados por C, H, O, N, P.
  • Son polímeros formados por la unión de unidades denominadas nucleótidos.
  • Biomoléculas que contienen la información necesaria para construir cada ser vivo.

ADN:

  • Polímero formado por la unión de nucleótidos, los cuales contienen la pentosa desoxirribosa y las bases nitrogenadas A, T, C, G.
  • Se encuentran en todos los seres vivos excepto en algunos virus.
  • Su función es contener de forma codificada la información genética.

Estructura:

  • Primaria: secuencia de nucleótidos para formar la cadena. Unión entre los nucleótidos mediante el enlace 3′,5′ fosfodiéster, se establece entre el grupo fosfórico situado en el carbono 5′ y el grupo hidroxilo del carbono 3′ del siguiente nucleótido.
  • Secundaria: formado por dos cadenas de nucleótidos dispuestas en sentidos contrarios. Las bases se sitúan en el interior de la hélice, mientras que las pentosas y el ácido fosfórico forman el esqueleto externo. Las dos cadenas están unidas por enlaces de hidrógeno según su complementariedad. Las cadenas se enrollan helicoidalmente, por eso se llama doble hélice.

Propiedades:

  • En la molécula existen partes hidrófobas (bases nitrogenadas) e hidrofílicas (ácidos fosfóricos y desoxirribosas).
  • El calor o el pH extremo producen la rotura de los enlaces de hidrógeno que unen las cadenas y la rotura de las interacciones.
  • La renaturalización se produce si existe algún fragmento que no se haya separado, en caso de que sí lo hubiera hecho, la renaturalización es más lenta.

ARN:

  • Es un polímero formado por la unión de nucleótidos, los cuales contienen la pentosa ribosa y las bases nitrogenadas A, U, C, G.
  • La unión es mediante enlaces 3′,5′ fosfodiéster.
  • Es un ácido nucleico especialmente citoplasmático.
  • En los virus puede ser simple o de cadena doble y en las células eucariotas se encuentra en el nucléolo del núcleo.

Tipos:

  • ARNm (mensajero): moléculas formadas por largas cadenas de ribonucleótidos, es bastante inestable. En las células procariotas se desorganiza después de 5 minutos, en las eucariotas después de 10 horas. Se sintetiza en el núcleo pero actúa en el citoplasma. Es la copia complementaria de un fragmento de ADN y se encarga de transportar la información genética que contiene el ADN hasta los ribosomas.
  • ARNt (transferencia): moléculas pequeñas que sufren plegamientos, en algunos tramos se enfrentan las bases, se encuentra dispersa en el citoplasma y su función es la de síntesis de proteínas, ya que transportan los aminoácidos a los ribosomas donde se unen dando lugar a las proteínas.
  • ARNr (ribosómico): formado por moléculas de diferentes tamaños, existiendo zonas con estructura secundaria, es bastante estable. Constituyen los ribosomas, que sintetizan las proteínas.

ADN y ARN

CaracterísticaADNARN
PentosaDesoxirribosaRibosa
BasesA, T, C, GA, U, C, G
LongitudMás largasMás cortas
EstructuraDoble cadenaCadena sencilla aunque puede presentar tramos con las bases enfrentadas
EstabilidadMás estable por la doble héliceMenos estable, no tiene una organización compacta como la doble hélice
LocalizaciónNúcleo, mitocondrias y cloroplastosCitoplasma, ribosomas y nucléolo
FunciónContiene información genéticaEjecuta las órdenes del ADN

Enzimas

Apoenzima:

  • Naturaleza proteica.
  • Termolábil.
  • Determinan la especificidad de la reacción enzimática.

Coenzima:

  • Molécula orgánica compleja de naturaleza no proteica.
  • Termoestable.
  • Siempre catalizan el mismo tipo de reacción.
  • Suelen alterarse durante la reacción enzimática pero una vez acabada, se regeneran rápidamente volviendo a ser funcionales.
  • Actúan habitualmente como transportadores de electrones, protones o grupos funcionales.

Clasificación:

  • Oxidorreductasas (reacciones de oxidación-reducción mediante la transferencia de electrones → deshidrogenasas).
  • Transferasas (transferencia de grupos funcionales → quinasas).
  • Hidrolasas (reacciones de hidrólisis, se produce la rotura de enlaces por incorporación de agua).
  • Liasas (rotura de enlaces sin incorporación de agua).
  • Isomerasas (reacciones de transferencia de grupos para dar lugar a formas isoméricas).
  • Ligasas (unión de moléculas con formación de enlaces con ruptura del ATP).

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