Biomoléculas Esenciales: Proteínas y Ácidos Nucleicos

Los Prótidos o Proteínas

Los prótidos, o proteínas, son biomoléculas formadas por C, H, O y N, y que con frecuencia llevan P, S y oligoelementos. Son polímeros lineales, no ramificados, de moléculas de aminoácidos. La unión entre aminoácidos se denomina enlace peptídico.

Estructura Primaria de las Proteínas

La estructura primaria de una proteína viene determinada por la secuencia concreta de aminoácidos que la forman, de tal manera que no se puede modificar por cambios en las condiciones de pH, temperatura o concentración salina del medio. Cada proteína adopta, en las condiciones fisiológicas de la célula, una disposición espacial concreta, denominada conformación nativa. Si se modifican estas condiciones, se puede perder la conformación nativa y la proteína no conserva su funcionalidad. Este proceso se denomina desnaturalización proteica.

Funciones de las Proteínas

Las proteínas realizan las siguientes funciones:

• Catalíticas: Las que desempeñan esta función se llaman enzimas y aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas.
• Defensa inmunitaria: Las proteínas encargadas de esta función son los anticuerpos, fabricados de forma específica por los linfocitos B del sistema inmune ante la entrada de un antígeno.
• Reguladoras: Funciones que integran y coordinan todos los procesos bioquímicos del organismo, las realizan las hormonas.
• Transporte de sustancias de forma específica y reversible. Ejemplo: La hemoglobina.
• Motilidad: Son proteínas cuya misión es permitir al organismo contraerse, cambiar de forma o desplazarse. Es el caso de la actina y la miosina, de los músculos.
• Nutritivas y de reserva.
• Estructurales: Estas funciones tienen como objeto proporcionar fuerza y protección a las estructuras biológicas.

Los Ácidos Nucleicos

Son principios inmediatos orgánicos formados por C, H, O, N y P. Son polímeros lineales no ramificados de unos monómeros denominados nucleótidos. Todo nucleótido está formado por tres unidades:

• Una molécula de ácido ortofosfórico.
• Una aldopentosa: ribosa o desoxirribosa.
• Una base nitrogenada: Adenina, Guanina, Citosina (presentes en el ADN y el ARN); Timina (solo en el ADN) y Uracilo (solo en el ARN).

En los seres vivos existen dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN:

1. Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es bicatenario, está formado por la asociación de dos cadenas polinucleótidas que transcurren en sentidos opuestos, y por eso se dice que son antiparalelas. Ambas cadenas se unen mediante puentes de hidrógeno entre pares de bases complementarias: adenina-timina y guanina-citosina.

El ADN es el material hereditario de las células. En su secuencia de bases está codificada la información genética para la síntesis de proteínas específicas. Gracias a la complementariedad de bases, la información genética es copiada, mediante el proceso de transcripción, en una molécula de ARN, este ARN será utilizado como molde para la síntesis, mediante el proceso de la traducción, de una proteína específica. El ADN también es capaz de autorreplicarse produciendo copias exactas de sí mismo, con lo cual la información genética se conserva y se transmite de padres a hijos.

2. Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN es monocatenario y se sintetiza por transcripción a partir de las secuencias de bases del ADN. Existen tres tipos de ARN:

• ARN mensajero: contiene la información genética para la síntesis de proteínas.
• ARN ribosómico: forma parte de los ribosomas.
• ARN transferente: es el auténtico traductor del código genético.

Metabolismo Celular: Catabolismo y Anabolismo

Catabolismo

El catabolismo es una etapa metabólica que incluye todas las rutas degradativas, en las cuales las moléculas orgánicas son oxidadas para dar lugar a moléculas más sencillas. Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía, que se almacena en la célula en forma de ATP, que es empleada por la célula para realizar sus funciones vitales. El catabolismo puede ser de dos tipos:

• Por respiración (total): Los electrones van siendo transferidos de unas moléculas a otras, hasta que llegan a su aceptor final, que suele ser una molécula inorgánica. Si es el O₂ se denomina respiración aerobia y libera más energía; si es otro compuesto se denomina respiración anaerobia.
• Por fermentación (parcial): El aceptor final nunca es una molécula inorgánica, sino que es un compuesto orgánico. Este tipo de catabolismo ocurre en ausencia de oxígeno (anaerobiosis) y es propio de algunas bacterias y levaduras. La fermentación láctica (produce ácido láctico) y la fermentación alcohólica (produce etanol) son las más conocidas.

Anabolismo

El anabolismo es una etapa metabólica que incluye todas las rutas biosintéticas, las moléculas orgánicas sencillas son reducidas formándose moléculas orgánicas complejas. Todos estos procesos requieren energía que será aportada por los ATP. Las moléculas biosintetizadas serán utilizadas con un doble objetivo:

• Crecimiento celular, mediante la construcción y renovación de los componentes celulares.
• Almacenamiento para su posterior utilización como fuente de energía.

Anabolismo Autótrofo

Consiste en la síntesis de materia orgánica a expensas de compuestos inorgánicos y una fuente externa de energía. Dependiendo del origen de esa fuente de energía pueden ser:

• Fotosíntesis: La energía procede de la luz solar.
• Quimiosíntesis: La energía procede de reacciones químicas exotérmicas.

Anabolismo Heterótrofo

Consiste en la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas sencillas y de la energía procedente del ATP.

Las reacciones catabólicas y anabólicas se encuentran perfectamente acopladas en la célula a través del ATP: las primeras liberan energía que se emplea para la síntesis de ATP, mientras que las segundas requieren energía, la cual obtienen del ATP anteriormente fabricado.

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