Enzimas: Catalizadores Biológicos
Las enzimas son biocatalizadores de reacciones químicas que, en conjunto, constituyen el metabolismo. Intervienen a concentraciones muy bajas y aceleran las reacciones en las que participan al disminuir la energía de activación. Son proteínas globulares solubles en agua que se difunden bien en los líquidos orgánicos. Pueden actuar a nivel intracelular y extracelular (donde se segregan).
Naturaleza Química de las Enzimas
Pueden estar formadas por una o más cadenas polipeptídicas solamente, y se denominan enzimas estrictamente proteicas. También, aparte de la fracción polipeptídica (apoenzima), pueden llevar una fracción no polipeptídica, que puede ser un grupo prostético (si la unión es permanente) o un cofactor (si no lo es). Los cofactores tienen diversa naturaleza y pueden ser cationes metálicos (que regulan la activación de la apoenzima) o moléculas orgánicas complejas (coenzima). Esta última enzima se llama holoenzima.
Enzimas Alostéricas
Son aquellas que pueden adoptar dos formas estables: una es la conformación activa de la enzima y la otra, la conformación inactiva. Estas enzimas, además del centro activo, tienen un centro regulador al que se puede unir una determinada sustancia (ligando). Con frecuencia, una sola de las conformaciones presenta afinidad por el ligando; en esos casos, es la presencia del ligando la que determina la conformación, en un proceso llamado transición alostérica. Se conocen dos tipos de ligando según sea la conformación inducida que favorecen: los activadores o efectores y los inhibidores.
Modelo de Watson y Crick: La Doble Hélice del ADN
El modelo de Watson y Crick, el cual se apoyó en una serie de datos experimentales sobre el estudio de esta molécula, pone de manifiesto que la estructura del ADN presenta las siguientes características:
- La molécula de ADN forma una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario.
- Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior de la hélice y los planos de sus anillos son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice.
- Las cadenas polinucleótidas son antiparalelas, es decir, una se encuentra en dirección opuesta de la otra: si una presenta dirección 5′ → 3′, la otra tiene posición 3′ → 5′.
- La secuencia de bases es complementaria, pues existe correspondencia entre las bases de ambas cadenas: la A solo puede estar frente a la T, y la C frente a la G. La correspondencia es la causa de que las cadenas posean secuencias complementarias. La unión entre las bases se produce mediante puentes de hidrógeno: dos en A-T y tres en C-G, por lo que este último enlace es más fuerte. De ahí que la cadena de ADN que posea más C-G será más estable al efecto de la temperatura y desnaturalización.
- El enrollamiento de la doble hélice es dextrógiro y plectonémico, es decir, que para que las cadenas se separen es necesario que se desenrollen.
- Cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por 0.34 nm y cada vuelta está formada por 10 pares de nucleótidos. Esto supone una longitud de 3.4 nm por vuelta.
Diferencias entre ADN y ARN
- La pentosa del ADN es la desoxirribosa y la del ARN, la ribosa.
- En el ARN se encuentra uracilo en vez de timina.
- La estructura del ADN es bicatenaria, excepto en algunos virus, que es monocatenaria. En el ARN, al revés.
- En cuanto a los niveles de complejidad estructural, el ADN de las procariotas posee estructura primaria y secundaria, y en la eucariota, además de estas, también posee otros niveles de complejidad (nucleosoma, collar de perlas, fibra cromatínica, dominios estructurales, rosetón…). El ARNm solo tiene estructura primaria, y ARNr, ARNt tienen estructura primaria, secundaria y terciaria.
- La función del ADN es almacenar información genética, transcripción y replicación. La función de los diferentes tipos de ARN es diversa.
Naturaleza Química y Estructura del ARN
El ARN está constituido por nucleótidos de ribosa con las bases adenina, guanina, citosina y uracilo. Estos ribonucleótidos se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5′ → 3′, al igual que en el ADN. El ARN es casi siempre monocatenario, excepto en algunos virus, que es bicatenario.
Tipos y Funciones del ARN
- ARN mensajero (ARNm): Transporta la información genética del núcleo al citoplasma para la síntesis de proteínas.
- ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de la estructura de los ribosomas y contribuye a que estos tengan una estructura acanalada con hendiduras o sitios capaces de albergar ARNm y los aminoácidos unidos al ARNt que participarán en la síntesis de una cadena polipeptídica.
- ARN de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos desde el citoplasma hasta los ribosomas durante el proceso de traducción, es decir, durante la síntesis de proteínas. Hay muchos ARNt, pero la estructura secundaria de los ARNt presenta una serie de características que se mantienen en todos ellos:
- Un extremo 5′ contiene un nucleótido de G con un grupo fosfato libre.
- Contiene un bucle o brazo D, cuya secuencia es reconocida de manera específica por una de las 20 enzimas llamadas aminoacil-ARNt sintetasas, encargadas de unir cada aminoácido con su correspondiente molécula de ARNt.
- El extremo 3′ posee una secuencia CCA.
- Bucle o brazo TΨC que actúa como lugar de reconocimiento del ribosoma.
- Bucle situado en el extremo del brazo largo del «búmeran» que contiene una secuencia de tres bases llamada anticodón. Cada ARNt con su aminoácido correspondiente se une mediante el anticodón con tripletes de bases del ARNm (tripletes o codón) en la traducción.