Ácidos Nucleicos
Nucleótidos y Nucleósidos
Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos (polinucleótidos): ADN y ARN.
Un nucleótido está formado por: azúcar + base nitrogenada + ácido fosfórico.
Un nucleósido es el resultado de la reacción entre una pentosa y una base nitrogenada.
Bases Nitrogenadas
- Pirimidínicas: citosina, uracilo, timina
- Púricas: guanina, adenina
ADN
Estructura Primaria del ADN
Es la secuencia de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster. Su cadena presenta dos extremos libres: en el 5′ unido al grupo fosfato, y en el 3′ unido al hidroxilo.
Las cadenas se diferencian por su tamaño, composición y secuencia de las bases. Esta secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido: AGCT.
Estructura Secundaria del ADN
Está formada por una doble hélice de 2 nm de diámetro cuya base nitrogenada se encuentra en el interior.
Las parejas de las bases se encuentran unidas a un armazón formado por las pentosas y los grupos fosfato.
Ambas cadenas son antiparalelas y complementarias. Su enrollamiento es dextrógiro y plectonémico, y cada plegamiento contiene 10 pares de nucleótidos.
Desnaturalización e Hibridación del ADN
La desnaturalización se produce al separar dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno. Manteniendo una temperatura de 65°C durante un tiempo, se puede producir la hibridación del ADN.
Los dos factores que favorecen la desnaturalización son el pH (>13) y una temperatura de 100°C. A temperatura de fusión, el 50% de la doble hélice se encuentra separada.
La hibridación es la unión de dos cadenas simples distintas.
ARN
Es un polirribonucleótido (contiene la ribosa como pentosa) cuyas bases nitrogenadas son adenina, citosina, guanina y uracilo, careciendo de timina. Es monocatenario excepto en virus.
Tipos de ARN
- Mensajero (ARNm): su función es copiar la información genética del ADN hasta los ribosomas. Su vida dura varios minutos, ya que es destruido por las ribonucleasas.
- En eucariotas: porta la información para sintetizar una sola proteína: monocistrónico.
- En procariotas: portan la información para sintetizar varias proteínas: policistrónico.
- Transferente (ARNt): transportan los aminoácidos hasta los ribosomas. Comparten unas características:
- En el extremo 5′ tiene un triplete con guanina y un ácido fosfórico libre.
- En el extremo 3′ tiene 3 bases sin aparear. Por este extremo se une un aminoácido.
- En el brazo A un triplete de bases diferentes para cada ARNt en función del aminoácido que transportan (anticodón).
- Ribosómico (ARNr): se une a unas proteínas para formar los ribosomas. Constituye el 80% del total de ARN de una célula.
- Nucleolar (ARNn): se encuentra asociado a varias proteínas formando el nucléolo. Es una reserva de los distintos tipos de ARNt.
Proteínas
Aminoácidos
- Aminoácido básico: tiene carga positiva (lisina, arginina: poseen un grupo amino extra)
- Aminoácidos ácidos: tienen carga negativa (ácido aspártico, ácido glutámico: pueden funcionar como base cuando el pH es muy ácido).
Propiedades Ácido-Base
En una disolución acuosa los aminoácidos forman iones dipolares. Un ion dipolar puede funcionar como un ácido o una base según el pH de la disolución. Las sustancias que poseen esta propiedad se denominan anfóteras (el aminoácido puede comportarse como ácido o base según el pH del medio en el que se encuentre).
Punto Isoeléctrico
El pH en el que el aminoácido se encuentra con carga neutra (pH=pI -> neutra; pH<pI -> positiva; pH>pI -> negativa).
Formación del Enlace Peptídico
Se produce una reacción entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro aminoácido. Se desprende una molécula de agua y se forma un enlace peptídico.
Características del Enlace Peptídico
Es un enlace covalente más corto que la mayoría de los enlaces C-C. Los únicos enlaces que pueden girar son los formados por C-N y C-C.
Estructura de las Proteínas
Estructura Primaria
Todas las proteínas la tienen.
Indica los aminoácidos que la forman y el orden en que se encuentran.
Está dispuesta en zig-zag.
El número de polipéptidos que se pueden formar es 20^n.
Estructura Secundaria
Alfa Hélice
La cadena se va enrollando en espiral.
Los enlaces de hidrógeno intracatenarios mantienen la estructura.
La formación de estos enlaces determina la longitud del paso de rosca.
La rotación es hacia la derecha, habiendo 3.6 residuos por vuelta.
Los grupos -C=O se orientan en la misma dirección y los -NH en dirección opuesta. Los radicales se quedan hacia el exterior del α-hélice.
Se encuentra en el colágeno y α-queratina.
Conformación Beta
Algunas proteínas conservan su estructura primaria en zig-zag y se asocian entre sí.
Los radicales se orientan hacia los lados de la cadena de forma alternativa.
Los enlaces de hidrógeno intercatenarios mantienen unidas las cadenas (β-queratina).
Las cadenas polipeptídicas se pueden unir de dos formas: en disposición paralela o antiparalela.
Estructura Terciaria
En las proteínas de elevado peso molecular la estructura terciaria está constituida por dominios, y las subestructuras repetitivas, motivos.
El modo en el que se encuentra la proteína nativa es desplegada en el espacio. Se trata de una combinación de α-hélice y lámina plegada. La estructura se estabiliza por la unión entre radicales de aminoácidos alejados unos de otros (enlaces de H, atracciones hidrofóbicas, atracciones electrostáticas, puentes de disulfuro).
Clasificación de las Proteínas
Holoproteínas
- Proteínas fibrosas: generalmente, los polipéptidos que las forman se encuentran dispuestos a lo largo de una sola dimensión. Son insolubles en agua, tienen función estructural y protectora (colágeno, queratina, miosina y actina, fibrina, elastina).
- Proteínas globulares: son proteínas más complejas que se encuentran plegadas formando, más o menos, una esfera (globulinas, albúminas, histonas y protaminas).
Membrana Plasmática
Teoría Endosimbiótica
Explica la existencia de la doble membrana mitocondrial y de cloroplastos, así como la existencia de un genoma propio capaz de sintetizar algunas de sus proteínas.
Estructura de la Membrana Plasmática
Bicapa lipídica formada por lípidos (fosfolípidos, glucolípidos y esteroles), glúcidos (oligosacáridos unidos a proteínas o lípidos) y proteínas.
Al conjunto que forman los glucolípidos y las glucoproteínas se denomina glucocálix.
Es como un mosaico fluido (tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente y se hallan dispuestos en mosaico).
Las membranas plasmáticas son asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes químicos, excepto la bicapa de fosfolípidos la cual es simétrica.
Si los fosfolípidos presentan ácidos grasos insaturados, la membrana será más fluida que si presenta ácidos grasos saturados, y a mayor temperatura será más fluida y a menor temperatura más rígida.
Funciones de la Membrana Plasmática
- Separa el medio extracelular del medio intracelular.
- Es semipermeable, pues permite el paso de determinadas sustancias entre ambos medios.
- Posee unos receptores que reciben señales y emiten respuestas.
- Facilita la división celular.
Transporte a través de la Membrana
Transporte Pasivo
Se realiza a favor de gradiente y no requiere consumo de energía. Puede ser:
- Simple: producido por sustancias solubles (O2, CO2, urea) las cuales pueden atravesar la membrana.
- Facilitada: existen unas proteínas transportadoras que permiten el paso de sustancias químicas del exterior al interior.
Transporte Activo
Se realiza en contra de gradiente, es decir, las sustancias químicas pasan de un medio menos concentrado a uno más concentrado, por lo que se gasta ATP.
Lípidos
Lípidos Insaponificables
Son aquellos que no contienen ácidos grasos. Se dividen en tres grupos:
- Terpenos: químicamente son derivados del isopreno, y se clasifican atendiendo al número de moléculas de isopreno que los forman.
- Esteroides: son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, y forman hormonas y esteroles.
- Prostaglandinas: se sintetizan en numerosos tejidos animales a partir de aquellos fosfolípidos de la membrana que contienen ácidos grasos poliinsaturados, como el araquidónico.
Nucleótidos que no Forman Polinucleótidos
El ADP y ATP son moléculas transportadoras de energía (mononucleótidos).
El ATP está formado por ribosa, adenina y 3 ácidos fosfóricos unidos entre sí.
La desfosforilación consiste en la rotura de los enlaces fosfodiéster, liberando un ácido fosfórico y energía, dando lugar a ADP.
La energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis del ATP. El proceso inverso es el almacenamiento de la energía mediante ATP.