El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos.
ESTRUCTURA MOLECULAR
El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. Estas características son:
· La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.
· La molécula de agua es neutra.
· La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo, en la región del Oxígeno.
· El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra.
Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes:
· Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y - , lo que da lugar a disoluciones moleculares También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.
· Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización.
· Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.
· Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior.
Aminoácidos
Son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce.
Los aminoácidos se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2).
Los aminoácidos son la base de todo proceso vital ya que son absolutamente necesarios en todos los procesos metabólicos. Sus funciones más importante son el transporte óptimo de nutrientes y la optimización del almacenamiento de todos los nutrientes (es decir, agua, grasas, carbohidratos, proteínas, minerales y vitaminas). La mayoría de las enfermedades de la sociedad actual son debidas a nuestro estilo de vida, tales como: obesidad, colesterol, diabetes, insomnio, disfunción eréctil o la artritis. Todas son atribuibles a trastornos metabólicos básicos. Lo mismo ocurre con la pérdida de cabello o las arrugas profundas.
Los aminoácidos son las unidades químicas o "bloques de construcción" del cuerpo que forman las proteínas. Las sustancias proteicas construidas gracias a estos 20 aminoácidos forman los músculos, tendones, órganos, glándulas, las uñas y el pelo.
Existen dos tipos principales de aminoácidos que están agrupados según su procedencia y características. Estos grupos son aminoácidos esenciales y aminoácidos no esenciales.
Los aminoácidos que se obtienen de los alimentos se llaman "Aminoácidos esenciales".
Los aminoácidos que puede fabricar nuestro organismo a partir de otras fuentes, se llaman "Aminoácidos no esenciales".
El crecimiento, la reparación y el mantenimiento de todas las células dependen de ellos. Después del agua, las proteínas constituyen la mayor parte del peso de nuestro cuerpo.
Los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas son: Serina (Ser,S), Treonina (Thr,T), Cisteína (Cys,C), Asparagina (Asn,N), Glutamina (Gln,Q) y Tirosina (Tyr,Y), Glicina (Gly,G), Alanina (Ala,A), Valina (Val,V), Leucina (Leu,L), Isoleucina (Ile,I), Metionina (Met,M), Prolina (Pro,P), Fenilalanina (Phe,F) y Triptófano (Trp,W), Ácido aspártico (Asp,D) y Ácido glutámico (Glu,E), Lisina (Lys,K), Arginina (Arg,R) e Histidina (His,H)
Los péptidos son moléculas compuestas a partir de los vínculos que entablan ciertos aminoácidos (que, a su vez, son ciertas clases de moléculas de carácter orgánico). La relación entre los aminoácidos quedaba establecida a través de lo que se conoce como un enlace peptídico.
Es importante destacar que las proteínas también se forman mediante las uniones de los aminoácidos. Por lo general, cuando se involucran más de un centenar de aminoácidos, se habla de proteínas, mientras que las moléculas que presenta una cantidad inferior ingresan en el grupo de los péptidos. Los péptidos, por lo tanto, tienen menor masa.
Las propiedades de las moléculas que participan del enlace y el número de ellas posibilitan la distinción entre los diferentes tipos de péptidos. Es posible hablar, en este sentido, de polipéptidos (que son aquellos péptidos con más de diez aminoácidos, pero con una cifra inferior a la que tienen las proteínas) o de oligopéptidos (que tienen menos de una decena de aminoácidos).
Para nombrar polipéptidos y proteínas, se recurre a nombres triviales que, en la mayoría de los casos, hacen referencia a su función.
Se denomina secuencia de un péptido o de una proteína al orden de los AA que lo integran. La secuencia viene determinada por:
1.- qué AA forman del péptido o proteína
2.- el orden en que están ensamblados
ENZIMAS
Las enzimas son grandes proteínas que aceleran las reacciones químicas. En su estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o más cadenas polipeptídicas, que aportan un pequeño grupo de aminoácidos para formar el sitio activo, o lugar donde se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reacción. Una enzima y un sustrato no llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud.
Los enzimas son catalizadores específicos: cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos. En una reacción catalizada por un enzima:
o La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato.
o El sustrato se une a una región concreta del enzima, llamado centro activo. El centro activo comprende (1) un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y (2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción.
o Una vez formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción.
Clasificación de las enzimas
o 1. Óxido-reductasas (Reacciones de óxido-reducción).
Oxido-reductasas: Son las enzimas relacionadas con las oxidaciones y las reducciones biológicas que intervienen de modo fundamental en los procesos de respiración y fermentación. Las oxidoreductasas son importantes a nivel de algunas cadenas metabólicas, como la escisión enzimática de la glucosa, fabricando también el ATP, verdadero almacén de energía.
o 2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales)
Las Transferasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de una parte de la molécula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificación se basa en la naturaleza química del sustrato atacado y en la del aceptor.
o 3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis)
Las Hidrolasas: Esta clase de enzimas actúan normalmente sobre las grandes moléculas del protoplasma, como son la de glicógeno, las grasas y las proteínas. La acción catalítica se expresa en la escisión de los enlaces entre átomos de carbono y nitrógeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultáneamente se obtiene la hidrólisis (reacción de un compuesto con el agua) de una molécula de agua.
o 4. Isomerasas (Reacciones de isomerizacisa)
o Las isomerasas: Transforman ciertas sustancias en otras isómeras, es decir, de idéntica formula empírica pero con distinto desarrollo. Son las enzimas que catalizan diversos tipos de isomerización, sea óptica, geométrica, funcional, de posición, etc. Se dividen en varias subclases.
Las racemasas y las epimeras actúan en la racemización de los aminoácidos y en la epimerización de los azúcares. Las primeras son en realidad pares de enzimas específicas para los dos isómeros y que producen un solo producto común.
o 5. Liasas (Adicisn a los dobles enlaces)
Las Liazas: Estas enzimas escinden (raramente construyen) enlaces entre átomos de carbono, o bien entre carbono y oxígeno, carbono y nitrógeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las moléculas que de sustrato son casi el agua, el anhídrido carbónico, y el amoniaco.
o 6. Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP)
Las Ligasas: Es un grupo de enzimas que permite la unión de dos moléculas, lo cual sucede simultáneamente a la degradación del ATP, que, en rigor, libera la energía necesaria para llevar a cabo la unión de las primeras.
Importancia del ATP (Trifosfato de adenosina)
Es importante ya que es la principal fuente de energía de los seres vivos y se alimenta de casi todas las actividades celulares, entre ellas el movimiento muscular, la síntesis de proteínas, la división celular y la transmisión de señales nerviosas.
Esta molécula se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades. Se origina por el metabolismo de los alimentos en unos orgánulos especiales de la célula llamados mitocondrias.
Composición Del ATP
El ATP se comporta como una coenzima, ya que su función de intercambio de energía y la función catalítica (trabajo de estimulación) de las enzimas están íntimamente relacionadas.
La parte adenosina de la molécula está constituida por adenina, un compuesto que contiene nitrógeno (también uno de los componentes principales de los genes) y ribosa, un azúcar de cinco carbonos. Cada unidad de los tres fosfatos (trifosfato) que tiene la molécula, está formada por un átomo de fósforo y cuatro de oxígeno y el conjunto está unido a la ribosa a través de uno de estos últimos.
La cinética de Michaelis-Menten
Describe la velocidad de reacción de muchas reacciones enzimáticas. Recibe este nombre en honor a Leonor Michaelis y Maude Menten. Este modelo sólo es válido cuando la concentración del sustrato es mayor que la concentración de la enzima, y para condiciones de estado estacionario, es decir, cuando la concentración del complejo enzima-sustrato es constante.
Determinación de constantes
Para determinar la velocidad máxima de una reacción enzimática, la concentración de sustrato ([S]) se aumenta hasta alcanzar una velocidad constante de formación de producto. Esa es la velocidad máxima (Vmax) de la enzima. En ese caso, los sitios activos de la enzima están saturados con sustrato.
Diagrama de velocidad de reacción y constante de Michaelis-Menten.
La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas. El estudio de la cinética y de la dinámica química de una enzima permite explicar los detalles de su mecanismo catalítico, su papel en el metabolismo, cómo es controlada su actividad en la célula y cómo puede ser inhibida su actividad por fármacos o venenos o potenciada por otro tipo de moléculas.
CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos son uno de los principales nutrientes en nuestra alimentación. Estos ayudan a proporcionar energía al cuerpo. Se pueden encontrar tres principales tipos de carbohidratos en los alimentos: azúcares, almidones y fibra.
El cuerpo necesita las tres formas de carbohidratos para funcionar correctamente.
El cuerpo descompone los azúcares y los almidones en glucosa (azúcar en la sangre) para utilizarlos como energía. La fibra es la parte del alimento que el cuerpo no descompone. La fibra ayuda a hacerlo sentir lleno y puede ayudarle a mantener un peso saludable.
Existen dos tipos de fibra. La fibra insoluble agrega volumen a las heces para que pueda tener deposiciones regulares. La fibra soluble ayuda a reducir los niveles de colesterol y puede ayudar a mejorar el control del azúcar en la sangre.
Según la velocidad de absorción intestinal, podemos clasificar los carbohidratos en los siguientes tipos:
- De absorción muy rápida: zumos de fruta, miel, azúcar, melazas…
- De absorción rápida: frutas enteras, pan blanco, harinas blancas, arroz blanco…
- De absorción lenta: verduras, hortalizas, legumbres y cereales integrales…
Hay que tener en cuenta que en la velocidad de absorción de los hidratos de carbono intervienen otros factores además de la composición de los mismos. Así, por ejemplo, el contenido de proteínas y de grasas de los alimentos o el tiempo de cocción son factores que pueden modificar la rapidez de absorción de los azúcares. Por estas razones algunas clasificaciones prefieren distinguir entre:
- Carbohidratos simples (que corresponderían a los de absorción rápida).
- Carbohidratos complejos (que corresponderían a los de absorción lenta).
Existe una amplia variedad de sustancias orgánicas que se clasifican como carbohidratos, pero solo tres clases son de importancia dietética, entre las cuales habitualmente ingerimos con los alimentos.
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.
1. Monosacáridos o azúcares simples: no pueden ser hidrolizados a moléculas más pequeñas. En su nomenclatura, el sufijo “osa” es para designar un azúcar reductor que contiene un grupo aldehído o un grupo alfa-hidroxicetona. Ejemplo: Ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa, ribulosa, fructosa, glucosa, que se encuentran en las frutas, miel y verduras.
2. Oligosacáridos (olivos = pocos; son menos dulces que los monosacáridos o los disacáridos): polímeros desde 2 hasta 10 unidades de monosacáridos.
a) Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos que producen dos moléculas de monosacáridos por hidrólisis.
Ejemplo: lactosa (glucosa y galactosa), sacarosa (combinación de glucosa y fructosa), sacarosa es mejor conocida como azúcar de mesa, la lactosa considerada el azúcar de la leche (glucosa y galactosa) y la maltosa conocida como azúcar de los cereales y la cerveza (glucosa y glucosa).
b) Polisacáridos: están formados por la unión de más de 10 monosacáridos simples.
Complejos. Tienen función de reserva como almidón, glucógeno y dextranos y función estructural: celulosa y xilanos.
El glucógeno es el principal polisacárido de reserva en animales. Se acumula en forma de gránulos en el hígado y músculos que mueven el esqueleto. Está formado por miles de moléculas unidas por enlaces (1--4). Tiene forma de hélice y está ramificado, pero la ramificación es mayor, porque se produce cada 8 o 10 carbonos. Se puede decir que está formado por gran cantidad de maltosas.
Almidón: principal polisacárido de reserva energética en los vegetales. Se acumula en forma de gránulos dentro de los plastos, sobre todo en las células de la semilla, de la raíz y del tallo.
El almidón está compuesto de: Amilasa: formado por -D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1-4), formada por maltosa, en una cadena sin ramificar y por Amilopectina: formado por -D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1-4), de cadena ramificada cada 12 glucosas.
La celulosa es un polímero estructural ramificado, componente principal de las paredes celulares de las plantas A pesar de que está formada por glucosas, los animales no la pueden utilizar como fuente de energía, ya que no es digerible porque no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos; sin embargo, es importante incluirla como fibra dietética porque facilita la digestión.
Lípidos son biomoléculas
orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos.
Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre
.
Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo
tienen en común estas dos características:
1.
Son insolubles en agua
2.
Son solubles en disolventes orgánicos, como
éter, cloroformo, benceno, etc.
Una característica básica de los lípidos,
y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la
hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada
(alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C
Constituyentes
importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo),
representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como aislantes
térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de
hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc.
Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones:
2.
Función de reserva. Son la principal reserva
energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las
reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1
kilocaloría/gr.
3.
Función estructural. Forman las bicapas
lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o
protegen mecánicamente como el tejido adiposo de piés y manos.
4.
Función biocatalizadora. En este papel los
lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los
seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas
esteroideas y las prostaglandinas.
5.
Función transportadora. El tranporte de lípidos
desde el intestino hasta su lugar de destino se raliza mediante su emulsión
gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos.
Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su
composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean ( Lípidos
insaponificables ).
1. Lípidos saponificables
A. Simples
·
Acilglicéridos
·
Céridos
B. Complejos
·
Fosfolípidos
·
Glucolípidos
2. Lípidos insaponificables
AA. Terpenos
B. Esteroides
C. Prostaglandinas
Los ácidos grasos son moléculas formadas por una
larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de
carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo
(-COOH).
Son lípidos saponificables en cuya composición
química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Son lípidos simples formados por la
esterificación de una,dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de
glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples
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Según el número de
ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos:
·
los monoglicéridos, que contienen una molécula
de ácido graso
·
los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos
grasos
·
los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos
grasos.
Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a
reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón.
Ceras
Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena
larga, con alcoholes también de cadena larga. En general
son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan
están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia
firme. Así las plumas, el pelo , la piel,las hojas, frutos, están cubiertas de una
capa cérea protectora.
Una de las ceras más conocidas es la que
segregan las abejas para confeccionar su panal.
Son lípidos saponificables en cuya estructura
molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también
nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido.
Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas.
Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas.
El colesterol es la molécula a partir de la cual se
sintetizan los ácidos biliares (más precisamente, sales biliares), hormonas
esteroides y vitamina D (una estructura esteroide).
SALES BILIARES
Las sales biliares son moléculas anfipáticas (contienen regiones polares
y apolares dentro de la misma estructura molecular); y en virtud de esta
propiedad físico-química actúan como detergentes muy efectivos. Al igual que el
colesterol, las sales biliares se sintetizan en el hígado, y se depositan
(acumulan y concentran) en la vesícula biliar, desde donde se segregan al
intestino delgado, para el procesamiento de la fracción grasa de los
alimentos.
Las sales biliares son el constituyente fundamental de la bilis,
solubilizando los lípidos de la dieta para que puedan ser absorbidos.
HORMONAS ESTEROIDES
El colesterol es también precursor de las cinco clases principales de
hormonas esteroides:
Andrógenos:
la testosterona es el andrógeno fundamental. Es la hormona responsable del desarrollo de los caracteres sexuales secundarios masculinos.
Andrógenos:
la testosterona es el andrógeno fundamental. Es la hormona responsable del desarrollo de los caracteres sexuales secundarios masculinos.
Estrógenos: el estradiol, el estrógeno principal, se asocia con
el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios femeninos. El estradiol,
actuando en conjunción con la progesterona, es imprescindible para un ciclo
ovárico normal.
El proceso de digestión de los lipidos comienza en el estomago ya que en la cavidad oral no sufren cambio
alguno, se a descrito una lipasa gástrica que hidroliza los trigliceridos
parcialmente solo en un 20% mientras el otro 80% sigue su trayecto hacia el duodeno,
al llegar a esa instancia 2 hormonas son liberadas en presencia de los ácidos
grasos y por el pH bajo que indica un factor fisiológico.
la secretina la primera hormona de las 2 mencionadas se libera de las
células S y tiene un efecto sobre el páncreas para liberar agua y bicarbonato
para neutralizar el ácido clorhídrico,mientras tanto la colecistoquinina(cck)
liberada por las células I estimulan la liberación de la lipasa pancreática y
las sales biliares de la vesícula biliar.
Las sales biliares y la lipasa pancreática son claves en el proceso de
digestión a este nivel.
Esta colipasa es una proteína que tiene la propiedad de aperturar el
camino para que la lipasa pancreática penetre en la pequeña gota de grasa y de
esa manera pueda hidrolizar los trigliceridos.
como consecuencia de la acción de la lipasa pancreática los
trigliceridos van a ser hidrolizados parcialmente en Beta-mono acil glicerol
mas un ácido graso libre, gran parte de ese Beta-mono acil glicerol sale de la
gota de grasa en tanto la cantidad restante es afectada por una isomerasa que
transfiere el ácido graso de posición Beta a posición Alfa formando Alfa-mono
acil glicerol ,parte de ellos salen de la gota de grasa mientras que el resto
es hidrolizado por la lipasa pancreática (que es estereoespecifica) en glicerol
mas ácido graso libre.
El colesterol se presenta en forma de colesterol esterificado de ahí que
se dará la digestión por medio de una enzima la COLESTEROL ESTERASA que lo
hidrolisara en colesterol mas ácido graso libre (AGNE) para recién ahí ser
absorbido.
En cuando a los fosfolipidos es importante indicar que ellos estan
conformados por un glicerol,2 ácidos grasos,un fosfato y una base nitrogenada.
A nivel intestinal tenemos una fosfolipasa A2 que al hidrolisarlo dará como
producto un lisofosfolipido y un ácido graso libre.
los fosfolipidos pueden absorberse como tales o como lisofosfolipidos
mas AGNE.
En este punto hemos terminado con el proceso de digestión habiendo
formado los productos finales de la hidrólisis que son:
-AGNE
-VITAMINAS (que no sufren hidrólisis alguna)
-LISOFOSFOLIPIDOS
-COLESTEROL LIBRE
-BETA-MONO ACIL GLICEROL
-ALFA-MONO ACIL GLICEROL
ACIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos (AN) fueron
descubiertos por Freidrich Miescher en 1869.
En la naturaleza existen solo dos tipos de
ácidos nucleicos: El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido
ribonucleico) y estánpresentes en todas las células
Su función biológica no quedó plenamente
confirmada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN
era la molécula portadora de la información genética.
Los ácidos nucleicos tienen al menos dos
funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la
siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.
Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN
tienen una estructura de forma helicoidal.
Químicamente, estos ácidos están formados, por
unidades llamadas nucleótidos
ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
En 1953 Francis Crick y James Watson en una
célebre de artículo publicado en la revista científica dieron a conocer la
primera descripción de la estructura del DNA .
Los ácidos nucleicos consisten en
subunidades de nucléotidos que son unidades moleculares consistentes en:
Un
azúcar de cinco carbonos sea la ribosa o la desoxiribosa
Un
grupo fosfato
Una
base nitrogenada que es un compuesto anular que contiene nitrógeno pudiendo ser
una purina de doble anillo.
Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la
información genética. En el caso del ADN las bases son dos Purinas y dos
Pirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina). Las pirimidinas son T
(Timina) y C (Citosina). En el caso del ARN también son cuatro bases, dos
purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A y G y las pirimidinas son C y U
(Uracilo).
Como son aromáticas, tanto las bases
púricas como las pirimidínicas son planas, lo cual es importante en la
estructura de los ácidos nucleicos.
También son insolubles en agua y pueden establecer
interacciones hidrófobas entre ellas; estas interacciones sirven para
estabilizar la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos. Las bases
nitrogenadas absorben luz en el rango ultravioleta (250-280 nm), propiedad que
se usa para su estudio y cuantificación
Bases púricas
Están basadas en el Anillo Purínico.
Puede observarse que se trata de un sistema plano de nueve átomos, cinco
carbonos y cuatro nitrógenos.
Bases pirimidínicas
Están basadas en el Anillo
Pirimidínico. Es un sistema plano de seis átomos, cuatro carbonos y dos
nitrógenos.
Nucleósidos
La unión de una base nitrogenada a
una pentosa da lugar a los compuestos llamados Nucleósidos.
La unión
base-pentosa se efectúa a través de un enlace glicosídico, con configuración
beta (β) entre el carbono uno de ribosa o desoxirribosa, y un nitrógeno de las
base, el 1 en las pirimidinas, y el 9 en las purinas, con la pérdida de una
molécula de agua.
Para
evitar confusiones en la nomenclatura de nucleósidos y nucleótidos, los átomos
de la pentosa se designan con números seguidos de un apóstrofe (1', 2', 3', 4'
y 5'), para distinguirlos de los de la base, por lo que los enlaces de los
nucleósidos se designan como β(1’-1) en las pirimidinas y β(1’-9) en las
purinas.
Nucleótidos
Los nucleótidos son los
ésteres fosfóricos de los nucleósidos. Están formados por la unión de un grupo
fosfato al carbono 5’ de una pentosa. A su vez la pentosa lleva unida al
carbono 1’ una base nitrogenada.
Se forman cuando se une ácido fosfórico a un
nucleósido en forma de ión fosfato (PO43-) mediante un enlace éster en alguno
de los grupos -OH del monosacárido. El enlace éster se produce entre el grupo
alcohol del carbono 5´ de la pentosa y el ácido fosfórico. Aunque la ribosa
tiene tres posiciones en las que se puede unir el fosfato (2’, 3’ y 5’), y en
la desoxirribosa dos (3’ y 5’), los nucleótidos naturales más abundantes son
los que tienen fosfato en la posición 5’. Nucleótidos con fosfato en 3’
aparecen en la degradación de los ácidos nucleicos.
Ácido Desoxirribonucleico
(ADN)
El Ácido Desoxirribonucleico o
ADN (en inglés DNA) contiene la información genética de todos los seres vivos.
Cada especie viviente tiene su
propio ADN y en los humanos es esta cadena la que determina las características
individuales, desde el color de los ojos y el talento musical hasta la
propensión a determinadas enfermedades.
Es como el código de barra de
todos los organismos vivos que existen en la tierra, que está formado por
segmentos llamados genes.
modelos de ADN
• ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad
relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con
el modelo de la Doble Hélice. Es el más abundante y es el descubierto por
Watson y Crick.
• ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere
Na, K o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23
Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los
híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN.
• ADN-Z: doble hélice sinistrorsa
(enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de
diámetro, se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases
púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los
residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag.
El ARN
El Ácido Ribonucleico se forma por la
polimerización de ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante
enlaces fosfodiéster en sentido 5´-3´ (igual que en el ADN). Estos a su vez se
forman por la unión de un grupo fosfato, una ribosa (una aldopentosa cíclica) y
una base nitrogenada unida al carbono 1’ de la ribosa, que puede ser citosina,
guanina, adenina y uracilo. Esta última es una base similar a la timina.
En general los ribonucleótidos se unen entre sí,
formando una cadena simple, excepto en algunos virus, donde se encuentran
formando cadenas dobles.
Un gen está compuesto, como hemos visto, por una
secuencia lineal de nucleótidos en el ADN, dicha secuencia determina el orden
de los aminoácidos en las proteínas. Sin embargo el ADN no proporciona
directamente de inmediato la información para el ordenamiento de los
aminoácidos y su polimerización, sino que lo hace a través de otras moléculas,
los ARN.
Se conocen tres tipos principales de ARN y todos
ellos participan de una u otra manera en la síntesis de las proteínas. Ellos
son: El ARN mensajero (ARNm), el ARN ribosomal (ARNr) y el ARN de transferencia
(ARNt).
ARN mensajero (ARNm)
Consiste en una molécula lineal de nucleótidos
(monocatenaria), cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la
secuencia de bases del ADN. El ARNm dicta con exactitud la secuencia de
aminoácidos en una cadena polipeptídica en particular. Las instrucciones
residen en tripletes de bases a las que llamamos Codones.
ARN ribosomal (ARNr)
Este tipo de ARN una vez trascrito, pasa al
nucleolo donde se une a proteínas. De esta manera se forman las subunidades de
los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt)
Este es el más pequeño de todos, tiene
aproximadamente 75 nucleótidos en su cadena, además se pliega adquiriendo lo
que se conoce con forma de hoja de trébol plegada. El ARNt se encarga de
transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis
proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un
codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar
el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos Anticodón..
