Cofactores Enzimáticos, Vitaminas, Nucleótidos y Ácidos Nucleicos: Estructura y Función

Cofactores Enzimáticos

NAD+, FAD, Coenzima A: Son cofactores orgánicos unidos a la apoenzima por enlaces débiles no covalentes.
Grupo Prostético: Cofactores orgánicos unidos a la apoenzima por enlace covalente.
Cofactor: Son iones o moléculas no proteínicas imprescindibles para el funcionamiento de las enzimas conjugadas.
Holoenzima: Constituida por una fracción proteica, la apoenzima, que requiere la interacción de un componente no proteico, el cofactor.

Vitaminas

Vitamina A: Interviene en la percepción lumínica.
Vitamina D: Regula el nivel de calcio en los huesos. Su deficiencia causa raquitismo.
Vitamina E: Función antioxidante. Protege el tejido corporal del daño causado por los radicales libres. Su deficiencia causa anemia.
Vitamina K: Interviene en la coagulación sanguínea.
Vitamina C: Actúa como antioxidante y protege las mucosas. Su deficiencia causa escorbuto.

Nucleótidos y Nucleósidos

Nucleótido: Monosacárido + Base Nitrogenada + Ácido fosfórico.
Nucleósido: Monosacárido + Base Nitrogenada.
ADN y ARN: Polímeros lineales no ramificados. Constituidos por nucleótidos, 1 o + ácido fosfórico + Base Nitrogenada.
- ADN: β-D-Desoxirribosa (↑↓H↑).
- ARN: β-D-Ribosa (↑↓↓↑).
- Púricas: Adenina (A) y Guanina (G).
- Pirimidínicas: Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U).
Enlace N-Glucosídico: Se forma entre el -OH del carbono anomérico de la aldopentosa (C1) y uno de los grupos amino de la base nitrogenada (N9 en púricas y N1 en pirimidínicas), liberando 1 molécula de agua.
AMP cíclico: Derivado del AMP. El grupo fosfato se esterifica a la vez en el C3′ y C5′. El nucleótido actúa como segundo mensajero, trasladando los mensajes que le llegan a la membrana externa hasta el interior de la célula. Se forma en el interior de la célula a partir del ATP.

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

ADN: AMP, GMP, CMP, TMP.
ARN: AMP, GMP, CMP, UMP.
En la secuencia de bases nitrogenadas de la estructura primaria del ADN se encuentra la información genética y constituye el dogma central de la biología molecular.
Replicación: Permite que el mensaje genético se transmita sin variación de padres a hijos.
Transcripción de ADN: Permite copiar el material genético del ADN en una secuencia de ARN.
Traducción del ARN: Convierte el mensaje genético transcrito en forma de ARN en una secuencia de aminoácidos determinada para alguna función celular.

Estructura del ADN: Modelo de la Doble Hélice de Watson y Crick

El ADN es una doble hélice formada por dos cadenas dextrógiras, enrolladas hacia la derecha helicoidalmente. Sus cadenas son antiparalelas, donde una tiene el extremo 5′ y la otra el 3′.

Dimensiones:

Diámetro de la doble hélice: 2 nm.
Distancia entre dos bases: 0,34 nm.
Longitud de vuelta: 3,4 nm.

Es plectonémica, pues si no la desenrollamos y previamente rompemos los puentes de hidrógeno, no podemos separar las dos cadenas. Las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de esta doble hélice, mientras que los enlaces covalentes pentosa-fosfato quedan en el exterior. Son dos cadenas unidas mediante enlaces de hidrógeno que se establecen entre pares complementarios a través de dos enlaces de hidrógeno (A=T) y mediante tres enlaces de hidrógeno (G≡C).

Reglas de Chargaff:

A/T = 1
G/C = 1
Bases púricas = Bases pirimidínicas: (A+G)/(T+C) = 1

Estructura Terciaria del ADN

La molécula de ADN es muy larga, por lo que debe compactarse y enrollarse para poder entrar en el núcleo. Cuando el ADN se une a proteínas básicas, la estructura se compacta mucho. La unión con histonas genera la estructura de nucleosoma.

Cada nucleosoma está compuesto por un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4), las cuales se agrupan por pares. El linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y la histona H1, dando lugar al cromatosoma. Este es el paso previo para la formación de la fibra de cromatina de 30 nm, que seguirá enrollándose y compactándose hasta formar el cromosoma.

Tipos de ARN

ARN Ribosómico (ARNr)

Unido a proteínas de carácter básico forma los ribosomas, cuya función es la traducción de la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero a una secuencia de aminoácidos (proteína). En procariotas, los ribosomas son 70S (subunidades 50S y 30S). En eucariotas, los ribosomas son 80S (subunidades 60S y 40S).

ARN Mensajero (ARNm)

Es una cadena lineal que contiene la información copiada del ADN para sintetizar una proteína. Existe uno específico para cada proteína.

Eucariotas: Primero se sintetiza un pre-ARN que debe madurar para transportar el ARN a proteínas por los ribosomas. Se sintetiza en el núcleo y, cuando madura, se traslada al citoplasma.
Procariotas: El ARNm se sintetiza ya listo para ser traducido a proteína. El ARN se traduce en el mismo sitio donde se ha transcrito, en el citoplasma.

ARN de Transferencia (ARNt)

Desempeña su función en el citoplasma celular. Transporta los aminoácidos a los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas. Es monocatenario y por eso tiene forma de hoja de trébol. Traduce la secuencia de bases nitrogenadas del ARNm en una secuencia de aminoácidos. Tiene tramos de doble cadena.

Brazo Aceptor: Es la región en la que el aminoácido se une a su ARNt por enlace éster entre su grupo α-carboxilo y el grupo 3′-OH de la ribosa de la adenosina terminal. Las enzimas aminoacil-ARNt sintetasas catalizan esta reacción.
Bucle Central: El anticodón es una secuencia de tres bases nitrogenadas que se aparea de manera específica con otra secuencia de bases, el codón. De esta manera, los aminoácidos son colocados en su lugar exacto durante la traducción. La especificidad de aminoácido-ARNt está determinada por la secuencia de nucleótidos del anticodón.