PROPIEDADES DE LAS Proteínas
-Solubilidad. La solubilidad de las proteínas en agua se debe a la elevada proporción de aminoácidos con radicales polares. Estos radicales establecen enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua, y así, cada radical queda recubierto de una capa de moléculas de agua.
-Desnaturalización. Es la pérdida de la estructura terciaria y cuaternaria y en ocasiones también de la secundaria debido a la rotura de los enlaces que las mantienen. Esta ruptura puede ser producida por cambios de pH, variaciones de temperatura. Cuando una proteína se desnaturaliza, adopta una conformación filamentosas y precipita. Como la desnaturalización no afecta a los enlaces pépticos, si se vuelve a las condiciones normales, algunas proteínas pueden recuperar su conformación inicial, hecho que se denomina renaturalización.
-Especificidad. Las proteínas tienen unos aminoácidos concretos en lugares determinados y, además, presentan una estructura tridimensional específica que les permite diferenciar unas moléculas de otras parecidas. Esta especificidad es necesaria en los casos de las proteínas que interactúan con otras moléculas.
-Capacidad amortiguadora. Las proteínas están constituidas por aminoácidos y por eso tienen un comportamiento anfótero. Por ello las proteínas disueltas tienden a neutralizar las variaciones del pH del medio, es decir, son disoluciones tampón o amortiguadoras.
CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Holoproteinas:
-Proteínas filamentosas: son insolubles en agua. Pertenecen a este grupo:
•Colágenos. Presentan una gran resistencia al estiramiento.
•Queratinas. Forman el cabello, las uñas, los cuernos, la seda…
•Elastinas. Proteínas fibrosas y flexibles que se encuentran en tendones y vasos sanguíneos. Poseen una gran elasticidad.
•Miosinas. Participan activamente en la contracción de los músculos.
-Proteínas globulares. Tienen una estructura más o menos globular y compleja. La mayoría son solubles en agua, o bien en disoluciones polares.
•Histonas. Se encuentran en el núcleo de las células eucariotas y sirven como soporte para empaquetar el ADN.
•Albúminas. Son un grupo de proteínas grandes, con función de reserva de aminoácidos o de transporte de otras moléculas. Pertenecen a este grupo la seroalbúmina de la sangre, la ovoalbúmina del huevo.
•Globulinas. Son proteínas muy grandes. Y las gammaglobulinas, que forman parte de las inmunoglobulinas.
Heteroproteinas:
Las hetero proteínas se dividen según la naturaleza del grupo prostético.
-Cromoproteinas. Su grupo prostético es una sustancia con color, por lo que también se llaman pigmentos. Se dividen en:
•Pigmentos porfirínicos. La porfirina se denomina grupo hemo.
•Pigmentos no porfirínicos.
•Glucoproteínas. Su grupo prostético es un glúcido. Pertenecen a este grupo: ~Algunas enzimas, como la ribonucleasa.
•Apolipoproteínas. Son proteínas anfipáticas que presentan un grupo proteico, denominado apoproteína, y un grupo prostético constituido por lípidos.
•Fosfoproteínas. Presentan como grupo prostético el ácido fosfórico. La caseína de la leche.
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
-Estructural. A nivel celular las proteínas forman parte por ejemplo sirven de soporte al ADN. A nivel histológico, por ejemplo, las queratinas son proteínas que forman estructuras térmicas.
-Reserva. (De aminoácidos) ejercen esta función el gluten de la semilla del trigo.
-Transporte. (De moléculas) Las lipoproteínas que transportan lípidos.
-Enzimática. Las enzimas son las proteínas que tienen acción biocatalizadora, es decir, aceleran las reacciones químicas del metabolismo. Por ejemplo la maltosa, presente en el intestino delgado, convierte la maltosa en dos mucosas.
-Contráctil. Gracias a la función de contracción es posible la movilidad. Como la actina y la miosina, al moverse entre sí provocan la contracción y relajación del músculo.
-Hormonal. Por ejemplo, la insulina del páncreas.
-Defensa. Básicamente, esta función la realizan las gammaglobulinas o inmunoglobulinas.
-Homeostática. Esta función consiste en mantener constante los valores de determinadas variables del medio interno, como la salinidad, la acidez o la concentración de glucosa.
Formación DE LOS Ácidos NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son polímeros formados por nucleótidos cada nucleótido está formado por:
-Un Ácido fosfórico. Responsable del carácter ácido de los ácidos nucleicos.
-Una Pentosa. Según la pentosa, se distinguen dos tipos de ácidos nucleicos:
•El Ácido ribonucleico o ARN, en el que sus nucleótidos están formados por ribosa.
•El Ácido desoxirribonucleico o ADN, cuyos nucleótidos están formados por la 2-desoxirribosa.
-Una base nitrogenada.
•Púricas. Son la adenina (A) y la guanina (G).
•Pirimidínicas. Son la citosina (C), la timina (T), que es exclusiva del ADN, y el Ural filo (U), que es exclusivo del ARN.
NUCLEOSIDOS
Los núcleos idos se forman por la uníón de una ribosa o una desoxirribosa con una base nitrogenada. Este enlace se da entre el carbono 1’ de la pentosa y la base nitrogenada.
NUCLEOTIDOS
Los nucleótidos se forman por la uníón de un nucleósido con un ácido fosfórico, mediante un enlace entre el grupo hidroxilo del carbono 5’ de la pentosa y el propio ácido fosfórico. Este enlace recibe el nombre de enlace fosfodiéster.
Uníón en nucleótidos:
La uníón de varios nucleótidos da lugar a cadenas de ácidos nucleicos. Éstas cadenas presentan dos extremos, el extremo 5’, con un grupo fosfato unido al carbono 5’ del primer nucleótido, y el extremo 3’, con el radical hidróxilo del carbono 3’ del último nucleótido libre. El enlace entre el radical hidroxilo del carbono 3’ El último nucleótido y el radical fosfato del carbono 5’ Del nucleótido que se añade recibe el nombre de enlace 3’ , 5’ fosfodiéster.
EL ADN TIENE DIFERENTES NIVELES ESTRUCTURALES
En el ADN se distinguen tres niveles estructurales: una estructura primaria o secundaria de nucleótidos, una estructura secundaria o doble hélice y una estructura terciaria o ADN superenrollado, que surge de la torsión de la doble hélice sobre sí misma.
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
La estructura primaria del ADN es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra.En dicha cadena se puede distinguir un eje de fosfopolidesoxirribosas del que sobresale una secuencia de bases nitrogenadas.
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
La estructura secundaria del ADN es la disposición en el espacio de las dos hebras o cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice, en la que las bases nitrogenadas están enfrentadas y unidas mediante desenlaces de hidrógeno. Todos los ADN tienen tantas moléculas de adenina como de timina y tantas de citosina como de guanina.Se cumplían, pues, las siguientes igualdades : Nº moléculas de adenina : Nº moléculas de timina = 1
Nº moléculas de citosina : Nº moléculas de guanina = 1 Esto implica que los enlaces de hidrógeno se establecen entre las adeninas y las timina y entre las citocinas y las guaninas. Existía una complementariedad entre las bases.
LA FIBRA DEL ADN
Fibra de cromatina de 100Å
Estructuralmente la fibra de cromatina de 100Å está constituida por una sucesión de partículas, denominadas núcleos o más, que se asemeja a un collar de perlas. Estructura de la fibra de 100Å:
Cada núcleo soma está formado por un octámero de histonas sobre las que se enrolla un fragmento de la doble hélice.
Fibra de cromatina de 300Å
La fibra de cromatina de 300Å o solenoide se forma cuando las histonas H1, que componen la fibra de 100Å, se agrupan entre sí constituyendo el eje central de aquellas. Esto provoca un acortamiento de aproximadamente cinco veces la longitud del collar de perlas.
DOMINIOS EN BUCLE
La fibra de 300Å, en los cromosomas, forman una serie de bucles denominados dominios estructurales en forma de bucles.
Éstos dominios quedan anclados sobre un eje interno proteico o andamio proteico del cromosoma.
Niveles superiores de empaquetamiento:
La fibra de 300Å tan solo consigue reducir entre 35 y 40 veces la longitud de la fibra de 20Å de ADN. Sin embargo, el grado de empaquetamiento en el núcleo es de unas 100 o 1000 veces, y en los cromosomas es casi de 10.000 veces.
TIPOS DE ARN SEGÚN SU FUNCIÓN
El ácido ribonucleico o ARN está constituido por nucleótidos de ribosa con cuatro bases nitrogenadas: la adenina, la guanina, la citosina y el uracilo. Estos ribonucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5’—>3’, igual que en el ADN. Pueden ser bicatenarios, como en los retrovirus, pero la mayoría son monocatenarios, como los presentes en las células eucariotas.
En estas últimas, se distinguen varios tipos de ARN según su función.
ARN SOLUBLE O ARN DE TRANSFERENCIA
El ARN soluble (ARNs) o ARN de transferencia (ARNt). Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, donde, según la secuencia especificada en un ARN mensajero, se sintetizan las proteínas. Hay unos 50 tipos de ARNt. Estructura del ARNt:
El ARNt es una molécula lineal. Presenta zonas con estructura secundaria en doble hélice, debido a la complementariedad entre las bases de unos segmentos y las de otros, y zonas con estructura monocatenaria, que forman asas o bucles
Anticodón:
-Codón: triplete de bases nitrogenadas que codifican un aminoácido. El codón está en el ARN mensajero (ARNm)
-Anticodón: triplete de bases nitrogenadas complementario a un codón. El anticodón está en el ARNt.
ARN MENSAJERO
El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario y lineal. Su función es copiar la información contenida en el ADN y llevarla hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas a partir de los aminoácidos que aportan los ARNt
ARN Ribosómico
El ARN ribosómico (ARNr) es el ARN que constituye los ribosomas. Se une a proteínas específicas, proteínas ribosomicas constituyendo los ribosomas.
Las células procariotas presentan ribosomas de 70S y las células eucariotas tienen ribosomas de 80S.
En el nucléolo es donde se sintetiza el ARN ribosómico.
ESTRUCTURA SECUNDARIA
La estructura secundaria es la disposición de la cadena de aminoácidos en el espacio. El tipo de estructura secundaria que presenta una cadena polipéptidica Depende del número de enlaces de hidrógeno que se pueda informar. Se conocen dos tipos fundamentales de estructuras secundarias: la alfa hélice y la conformación Beta. Tipos de estructura secundaria de las proteínas:
-Estructura Alfa hélice. La estructura secundaria en alfa hélice se forma al enrollarse la estructura primaria helicoidalmente sobre sí misma con un giro dextrógiro. Esto se debe a la formación espontánea de enlaces de hidrógeno entre el oxígeno del CO de un aminoácido y el hidrógeno del NH del cuarto aminoácido siguiente. La alfa queratina es una proteína que presenta estructura en alfa hélice.
-La conformación Beta. En la conformación Beta la cadena de aminoácidos no forma una hélice, sino una cadena distendida en forma de zigzag. Si la cadena con conformación Beta se pliega se pueden establecer enlaces de hidrógeno entre segmentos, antes instantes, que debido al plegamiento quedan próximos
ESTRUCTURA TERCIARIA
La estructura terciaria es la disposición que adopta el espacio la estructura secundaria cuando se pliega sobre sí misma y origina una conformación globular. En ella, los radicales apolares se sitúan en el interior y los polares en el exterior. Esta disposición facilita que muchas proteínas globulares son solubles en agua y en disoluciones Salinas.
Las conformaciones globulares se mantienen estables debido a los enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Éstos enlaces pueden ser de varios tipos: enlace disulfuro, enlaces de hidrógeno, interacciones iónicas, fuerzas de Van der Walls, interacciones hidrofóbicas.
ESTRUCTURA CUATERNARIA
La estructura cuaternaria es la que presentan las proteínas constituidas por dos o más cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, idénticas o no, unidas entre sí por enlaces débiles no covalente y, en ocasiones, por enlaces covalente es el tipo enlace disulfuro. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre Protómero. Por ejemplo la insulina o la hemoglobina.
MODELO DE LA DOBLE HÉLICE
A partir de todos estos datos, en 1953, James Watson y Francis Crick elaboraron el modelo de la doble hélice. Según este modelo las carácterísticas del ADN son las siguientes:
-Está formado por dos cadenas de polinucleótidos antiparalelas. Cada cadena tiene los enlaces 5’ —> 3’ orientados en sentidos contrarios.
-Las cadenas son complementarias. Si en una cadena hay timina, en la otra, al mismo nivel, hay adenina. Por lo tanto, la secuencia de cada cadena es diferente.
-Están enrolladas de forma dextrógira. La estructura gira a la derecha a medida que avanza, Como el giro de un sacacorchos.
-El enrollamiento es pelctominico. Las bases nitrogenadas se disponen hacia el interior de la doble hélice, mientras que las penosas y los grupos fosfato quedan en el exterior.
En estado natural, la doble hélice es muy estable, pero, si se calienta una dispersión de fibras de ADN, cuando la temperatura llega aproximadamente a unos 100 °C, se rompen los enlaces de hidrógeno y las dos hebras de la doble hélice se separan, es decir, se produce la desnaturalización del ADN. Si posteriormente se mantiene el ADN desnaturalizado a 65 °C, las dos hebras vuelven a unirse. Esta restauración de la doble hélice se llama renaturalización. Gracias a esta técnica, se pueden hibridar cadenas de ADN de diferentes orígenes para conocer el grado de parentesco entre los individuos.
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN
Las moléculas de ADN circular, como el bacteriano o el mitocondrial, presentan una estructura terciaria, en la fibra de 20Å superenrollado. Los superenrollamientos se generan al girar la doble hélice sobre sí misma. Esta estructura proporciona dos ventajas: reduce la longitud del ADN. Facilita su duplicación.