Proteínas

Después del agua, las proteínas son las moléculas más abundantes en los seres vivos (constituyen el 50% del peso seco). No solo son importantes por su abundancia, sino también por su versatilidad, ya que son capaces de adoptar innumerables formas. Esta capacidad las hace aptas para participar en un enorme número de procesos biológicos, convirtiéndolas en el compuesto orgánico con mayor número de funciones.

Son macromoléculas formadas básicamente por C, H, O y N, aunque también pueden contener S y, en menor medida, P, Fe, Cu, Mg,… polímeros formados por unidades llamadas aminoácidos liberadas mediante la hidrólisis. Los aminoácidos poseen al menos un grupo amina (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH).

Según la posición del amina, se distingue alfa, beta… val(valina), leu(leucina), ile(isoleucina), trp(triptófano), ph(fenilalanina),met(metionina), thr(tirosina) y cys(cisteína).

• Estereoisomería: como el C es un aminoácido asimétrico puede adoptar dos formas D y L. Las proteínas naturales solo están formadas por L.
• Solubilidad: Los aminoácidos son solubles en agua debido a su carácter dipolar. Pueden establecer puentes de hidrógeno con las moléculas de agua.
• Punto de fusión: Debido a su carácter bipolar, los aminoácidos establecen entre ellos muchas atracciones iónicas fuertes y presentan elevado punto de fusión.

Propiedades de las proteínas

• Especificidad: A diferencia de otras moléculas, las proteínas son moléculas específicas, es decir, cada especie posee proteínas que otras especies no tienen.
• Capacidad amortiguadora: Las proteínas son sustancias anfóteras, se pueden comportar como ácidos y como bases. Por tanto, amortiguan los cambios de pH en el medio.
• Desnaturalización: La estructura tridimensional de una proteína es fundamental para que sea funcional. Cualquier cambio que altere esta conformación afecta a la funcionalidad biológica de la proteína. Este proceso recibe el nombre de desnaturalización.

Funciones de las proteínas

• Energética – caseína
• Estructural – glucoproteínas
• Hormonal – insulina
• Transporte – hemoglobina
• Contráctil – miosina
• Defensa – inmunoglobulinas

Biocatalizadores

Sustancias que regulan y permiten que tengan lugar distintas actividades fisiológicas. Se distinguen: enzimas, vitaminas y las hormonas.

Enzimas

Las enzimas son biocatalizadores que regulan las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos, tanto de degradación como de síntesis. Solubles en agua, masa molecular elevada, muy específicas, aumentan la velocidad de la reacción. (oxidoreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas, ligasas)

• Al aumentar la temperatura aumenta la actividad enzimática. Esto se debe a que al aumentar la temperatura aumenta el movimiento de las moléculas y, por tanto aumenta la probabilidad de encuentro entre el sustrato y la enzima. En general por cada 10ºC que aumente la temperatura la velocidad de la reacción aumenta de 2 a 4 veces. Esta regla se cumple hasta que la temperatura alcanza un valor máximo (Temperatura óptima) donde la actividad es máxima. Si la temperatura aumenta por encima de la temperatura óptima, disminuye e incluso cesa la actividad enzimática debido a que la enzima se desnaturaliza.
• El pH es otro factor que influye en la actividad enzimática, debido a que el pH influye en la ionización de los grupos funcionales de los aminoácidos que forman la proteína enzimática. Pequeñas variaciones del pH ocasionan grandes cambios en la actividad de los enzimas, pues se modifican las cargas.
• Inhibidores: sustancias que se unen al enzima y disminuyen o incluso impiden su actividad. A la acción que realizan se la denomina inhibición.
  • Inhibición irreversible: Cuando el inhibidor impide permanentemente la actividad enzimática.
  • Inhibición reversible: El inhibidor se une al enzima de forma temporal mediante enlaces débiles e impide el normal funcionamiento del mismo, pero no la inutiliza permanentemente.

Vitaminas

Compuestos orgánicos de composición variada, que son indispensables en cantidades muy pequeñas para el correcto funcionamiento del organismo. Son sintetizadas por vegetales y microorganismos pero no por los animales salvo algunas excepciones, por ello tenemos que tomarlas obligatoriamente en la dieta. Algunas actúan como coenzimas o forman parte de ellas, y otras intervienen en funciones especializadas. Se destruyen fácilmente por el calor, la luz, las variaciones de pH… Tanto su déficit como su exceso originan trastornos metabólicos más o menos graves para el organismo.

• Vitaminas liposolubles: Son de naturaleza lipídica y por lo tanto no son solubles en agua y sí lo son en disolventes orgánicos. (A, D, K, E)
• Vitaminas hidrosolubles: Son de naturaleza polar y por lo tanto solubles en agua, lo que permite eliminar el exceso fácilmente por la orina. (C, B)

Ácidos Nucleicos

Son las moléculas que dirigen y controlan todos los procesos biológicos. Son macromoléculas formadas por C, H, O, N y P, formados por unas unidades llamadas nucleótidos. Se distinguen dos tipos de ácidos nucleicos:

• ADN: polímero lineal de desoxirribonucleótidos.
• ARN: polímero lineal de ribonucleótidos.

Se trata de compuestos nitrogenados aislados en la hidrólisis de los ácidos nucleicos. Tres de ellos derivan de la pirimidina y son la citosina (C), uracilo (U) y timina (T), y los otros dos derivan de la purina y son la adenina (A) y la guanina (G). El uracilo sólo está presente en el ARN, mientras que la timina lo está en el ADN.

• Nucleósidos: ribosa + base púrica -osina o base pirimidínica -idina mediante pérdida de agua.
• Nucleótidos: los naturales poseen el grupo fosfato unido al átomo de carbono 5′ de la pentosa. (AMP: 5′-monofosfato de adenosina o adenosin 5´-monofosfato)(ADP: 5′-difosfato de adenosina o adenosin 5´-difosfato)
• Nucleótidos formadores de ácidos nucleicos: Se trata de los nucleótidos que forman parte de los ácidos nucleicos ADN y los distintos tipos de ARN.
• Transportadores de energía: ATP, ADP y AMP

ADN

Es un polinucleótido lineal que está formado por nucleótidos de desoxirribosa con adenina, guanina, citosina y timina, unidos entre sí mediante enlaces fosfodiéster. El primer nucleótido de la hebra tiene libre el extremo 5’- P, y el último tiene libre el extremo 3’-OH (5′-3′). Es el portador de la información genética, es decir, es una molécula que almacena la información que se transmite de una célula a otra, de generación en generación. La información genética radica en el orden de los nucleótidos del ADN. Cada individuo posee un ADN distinto.

Estructura secundaria, la más conocida la estructura de la doble hélice del ADN, descubierta por Watson and Crick. Las dos hebras o cadenas de ADN no se pueden separar sin desenrollarse, las cadenas son complementarias. Las cadenas son antiparalelas (5′-3′)(3′-5′).

• ADN = dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas unidas en toda su longitud con el extremo 3´de una enfrentado al extremo 5´de la otra. La unión se establece mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias A=T / G=C. Cuando la temperatura llega aproximadamente a 100ºC, las dos hebras de la doble hélice se separan por ruptura de los puentes de hidrógeno, es decir, se produce desnaturalización del ADN.

ARN

Los ARN son polirribonucleótidos de una sola cadena donde como su nombre indica aparece la ribosa como pentosa, y las bases nitrogenadas.

Funciones del ARN

• Copiar la información del ADN (transcripción) a partir de una de las hebras del ADN que sirve de molde.
• Permitir la síntesis de proteínas mediante un proceso llamado traducción.

Se sintetiza en el núcleo durante el proceso de transcripción, después de la transcripción el ARNm pasa al citoplasma y luego a los ribosomas, en donde actúa como matriz para la ordenación secuencial de los aminoácidos durante la biosíntesis de las proteínas. Su función es transmitir la información contenida en el ADN y llevarla hasta los ribosomas, para que en ellos se sinteticen las proteínas a partir de los aminoácidos que aportan los ARNt.