Estructura Celular y Biomoléculas

Estructura de las Proteínas

Las proteínas, moléculas esenciales para la vida, presentan diferentes niveles de organización estructural:

Estructura Primaria

La secuencia lineal de aminoácidos determina la estructura primaria de una proteína. Esta cadena de aminoácidos se dispone en el espacio y se enrolla en espiral.

Estructura Secundaria

La estructura secundaria se refiere a la disposición espacial local de la cadena polipeptídica. Existen dos tipos principales:

• Hélice alfa: Se establecen enlaces de hidrógeno entre el grupo carbonilo (C=O) de un aminoácido y el grupo amino (N-H) del cuarto aminoácido que le sigue. Todos los oxígenos de los carbonilos quedan orientados en la misma dirección y contraria a los hidrógenos de los grupos amino.
• Lámina plegada: Cadenas en zigzag que no forman puentes de hidrógeno, salvo que se replieguen sobre sí mismas, quedando espacialmente cerca.

Estructura Terciaria

La estructura terciaria es la configuración espacial definitiva que adopta la proteína. Cada región puede tener estructura de hélice alfa o lámina plegada. Las proteínas con esta estructura se denominan proteínas globulares. La estructura terciaria se estabiliza por diferentes tipos de enlaces:

• Puentes de hidrógeno
• Atracciones electrostáticas
• Fuerzas de Van der Waals
• Puentes disulfuro

Las cadenas hidrofóbicas se colocan en el interior de la proteína, facilitando su solubilidad en agua.

Estructura Cuaternaria

Algunas proteínas están formadas por varias cadenas polipeptídicas, unidas mediante puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. Esta organización se conoce como estructura cuaternaria.

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un polímero de nucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Es el portador de la información genética y se encarga de transmitirla a la descendencia para la síntesis de proteínas. Se localiza en el núcleo de las células, asociado a proteínas llamadas histonas.

Fibra de Cromatina

La fibra de cromatina es una sucesión de partículas de 100 Å llamadas nucleosomas. Cada nucleosoma está constituido por ADN de 20 Å que rodea un octámero de histonas, formando una estructura similar a un «collar de perlas».

Desnaturalización y Renaturalización del ADN

En determinadas condiciones de pH y temperatura, los puentes de hidrógeno de las dos cadenas del ADN se rompen y se separan (desnaturalización). Cuando las condiciones vuelven al estado óptimo, las cadenas se recomponen y vuelven a su estado normal (renaturalización).

ARN

El ARN (ácido ribonucleico) es un polímero de ribonucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Su función es extraer la información del ADN y llevarla a los ribosomas para la síntesis de proteínas. El ARN puede presentar zonas de bases complementarias, formando horquillas de doble hélice.

Enzimas

Las enzimas son proteínas que catalizan (aceleran) reacciones biológicas de forma específica. Disminuyen la energía de activación necesaria para que la reacción se produzca.

Inhibidores Enzimáticos

Los inhibidores son sustancias que disminuyen la actividad enzimática. Pueden ser:

• Reversibles: Se unen a la enzima de forma temporal. Pueden ser competitivos (compiten con el sustrato por el sitio activo) o no competitivos (se unen a un sitio diferente al sitio activo).
• Irreversibles: Se unen a la enzima de forma permanente, inactivándola.

Coenzimas y Vitaminas

Las coenzimas son cofactores orgánicos que se unen a una enzima (apoenzima) mediante enlaces débiles. Muchas vitaminas actúan como coenzimas. Las vitaminas son biomoléculas que los animales no pueden sintetizar y deben ser ingeridas con la dieta. Su carencia produce enfermedades como avitaminosis, mientras que su exceso puede causar hipervitaminosis.

Transporte Celular

Transporte Activo

El transporte activo es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular en contra del gradiente de concentración, es decir, desde una zona de menor concentración a una zona de mayor concentración. Requiere energía celular.

Transporte Activo Primario

Ejemplo: Bomba de sodio-potasio. Saca tres iones sodio (Na+) por cada dos iones potasio (K+) que introduce en la célula. Esto genera una desigualdad de cargas eléctricas, con más cargas positivas dentro que fuera de la célula.

Transporte Activo Secundario

Utiliza la energía almacenada en el gradiente electroquímico generado por el transporte activo primario para transportar otras sustancias, como glucosa o aminoácidos.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi está formado por uno o varios dictiosomas, que son cisternas membranosas apiladas sin contacto directo entre sí, rodeadas de vesículas. Presenta polaridad en dos caras:

• Cara cis: Más próxima al retículo endoplasmático rugoso (RER), con sáculos de menor diámetro.
• Cara trans: Más próxima a la membrana plasmática.

La cara cis recibe las vesículas de transición procedentes del RER, que se unen formando cisternas. Su contenido va avanzando hacia la cara trans, donde se fragmentan formando las vesículas de secreción.

Funciones del Aparato de Golgi

• Transporte de sustancias
• Maduración de proteínas
• Secreción de sustancias
• Formación de lisosomas y vacuolas
• Reciclaje de la membrana plasmática
• Síntesis de proteoglucanos de la pared vegetal (en células vegetales)