g02. Biomoléculas by Felipe Valenzuela H.

Biología para el Estudiante – Tema 1b – Moléculas Orgánicas © Profesor Felipe Valenzuela Huerta 2012

Biología para el Estudiante

Tema 1b

Macromoléculas Orgánicas El concepto de molécula se relaciona con la asociación de un número determinado de átomos. Las moléculas presentan propiedades distintas a los átomos que las forman. Por ejemplo, el agua en condiciones ambientales es líquida, pero en las mismas condiciones el oxígeno y el hidrógeno son gaseosos. Si estas moléculas se unen con otras, formando macromoléculas, también es posible que adquieran nuevas propiedades, o como se les llama, “propiedades emergentes”. ¿Cuáles son los tipos de macromoléculas más abundantes en los sistemas vivos? ¿Cómo se forman? ¿Qué características específicas presentan? Revisaremos en este apartado esto y algunos datos más.

Parte A: Macromoléculas, polímeros de monómeros Probablemente hayas escuchado hablar del poliuretano. A lo mejor, conoces el PVC. O el poliéster. Estos tres ejemplos representan polímeros, que no es otra cosa que grandes moléculas construidas en base a una molécula más pequeña que se repite muchas veces (poli). Es similar a una pared de ladrillos; una pared (unidad única) está formada por cientos o miles de ladrillos, todos iguales. Si queremos estudiar las propiedades estructurales de una pared, será muy importante conocer las características de sus ladrillos (por eso hay varios tipos) y también las características del cemento utilizado en su construcción. De la misma manera, al estudiar polímeros es importante conocer cuál es la unidad estructural (la unidad que se repite) y cómo éstas se unen. Depende de cómo se ordenen sus ladrillos, una pared se puede diferenciar de otras.

En este curso, se estudiarán las propiedades y características principales de los polímeros biológicos, también conocidos como biomoléculas: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estas se caracterizan por poseer un esqueleto molecular de átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Algunas características del carbono Las moléculas orgánicas se caracterizan por poseer un esqueleto molecular de átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Como el carbono presenta 4 electrones de valencia y por lo tanto puede formar cuatro enlaces, entonces se pueden unir entre sí formando cadenas, ramificaciones e incluso anillos. Las moléculas orgánicas que consisten sólo en carbono e hidrógeno son llamadas hidrocarburos. Los enlaces covalentes entre carbono e hidrógeno son ricos en la energía. Usamos hidrocarburos de combustibles fósiles como una fuente primaria de energía. El gas de propano, por ejemplo, es un hidrocarburo que consiste en una cadena de tres átomos de carbón, con ocho átomos de hidrógeno unidos a ellos.

Estructura molecular del propano

Los grupos funcionales El carbono y el hidrógeno presentan electronegatividades muy similares, entonces los electrones en C-C como en C-H se distribuyen regularmente, y no hay diferencias estructurales significativas sobre la superficie molecular. Por esta razón, los hidrocarburos son no polares. La mayor parte de moléculas orgánicas que son producidas por células, sin embargo, también contienen otros átomos. Como estos otros átomos a menudo tienen electronegatividades diferentes, las moléculas que los contienen presentarán regiones positivas y negativas, y son polares también.

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Se puede pensar en estas moléculas como un esqueleto de C-H al cual se unen grupos específicos de átomos llamados grupos funcionales. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno (-OH) es un grupo funcional llamado grupo hidroxilo. Los grupos funcionales tienen propiedades químicas definidas que ellos mantienen, no importa donde estén. El grupo hidroxilo, por ejemplo, es polar, porque su átomo de oxígeno, siendo muy electronegativo, atrae electrones hacia sí. La mayor parte de las reacciones químicas que ocurren dentro de organismos implican la transferencia de un grupo funcional como una unidad intacta de una molécula al otro.

Los grupos funcionales primarios. Estos grupos tienden a servir de unidades durante reacciones químicas y conferir propiedades químicas específicas a las moléculas que los poseen. Los grupos amino, por ejemplo, hacen una molécula más básica (alcalina), mientras los grupos carboxilo hacen una molécula más ácida. Notas:

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Construyendo macromoléculas Aunque las cuatro categorías de macromoléculas contengan diferentes tipos de subunidades, todas se forman de la misma manera, formando un enlace covalente entre dos moléculas, removiendo un -OH de una molécula y quitando un átomo de hidrógeno (H) de la otra. Esta reacción de condensación es llamada síntesis por deshidratación, porque el retiro del grupo -OH y H ocasionan la síntesis de una molécula del agua (H2O). Para cada subunidad que es añadida a una macromolécula, una molécula de agua es removida. Se requiere energía para romper los enlaces químicos que darán origen a la molécula de agua, entonces las células deben suministrar energía para formar macromoléculas. Estas y otros reacciones bioquímicas requieren que las sustancias que reaccionan se ubiquen cerca una de otra, y que se rompan los enlaces correctos de cada molécula. Este proceso de posicionamiento es realizado gracias a una clase especial de proteínas llamadas enzimas. La separación de las subunidades se logra en un proceso inverso, llamado hidrólisis pues se destruye (lisis) una molécula de agua (hidro). Este proceso libera energía.

A. Las proteínas, polímeros de aminoácidos. Las proteínas son polímeros de aminoácidos. Aunque existen muchos tipos de aminoácidos, sólo 20 de ellos forman proteínas. Todos los aminoácidos están formados por un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH), unidos a un átomo de carbono central, al cual también se une una cadena lateral (R) que es la que hace la diferencia entre los aminoácidos. Como dato adicional, en los seres vivos también pueden existir modificaciones de los 20 aminoácidos. Otro dato importante es que sólo algunas bacterias y vegetales pueden sintetizar todos los 20 aminoácidos existentes; los otros seres vivos debemos conseguirlos del ambiente.

Aminoácido tipo

Se puede clasificar los aminoácidos de acuerdo a sus propiedades, las que dependen de la cadena lateral. Así, existen 5 categorías de aminoácidos: 1. Los aminoácidos no polares, como la leucina, tienen grupos R que contienen -CH2 o -CH3. 2. Los aminoácidos polares no cargados, como la treonina, tienen grupos R que sólo contienen oxígeno (o sólo hidrógeno). 3. Los aminoácidos Ionizables, como el ácido glutámico, tienen grupos R que contienen ácidos o bases. 4. Los aminoácidos aromáticos, como el fenilalanina, tienen grupos R que contienen un anillo orgánico carbonado, con la alternancia de enlaces simples y dobles. 5. Los aminoácidos de función especial tienen propiedades individuales únicas; la metionina a menudo es el primer aminoácido en una cadena de aminoácidos, la prolina causa giros en las cadenas, y la cisteína genera unión de cadenas de aminoácidos. Una pluma está formada por la proteína llamada queratina

Notas:

En solución acuosa, los aminoácidos suelen ionizarse dando lugar a un ion bipolar. De esta manera se pueden comportar como ácidos o bases. Estas sustancias se conocen como anfóteras. En el caso particular de las proteínas se consideran anfóteras anfipróticas, que pueden donar o aceptar un protón.

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Tipos de aminoácidos agrupados de acuerdo a sus propiedades

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A.1 Formación de las proteínas La unión de aminoácidos se realiza entre el grupo amino de uno con el grupo carboxilo del otro, con pérdida (liberación) de una molécula de agua. Este enlace se denomina enlace peptídico, y es de tipo covalente. Dos aminoácidos forman un dipéptido, tres un tripéptido. Cuando son menos de 10 aminoácidos, se denomina oligopéptido. Un polipéptido está formado por menos de 100 aminoácidos. Si son más de 100, ya podemos hablar de una proteína. Una proteína está formada por uno o varios polipéptidos, formadas por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Sólo en los trabajos pioneros de Frederick Sanger a principios de 1950 se hizo claro que cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos específica. Sanger determinó la secuencia de aminoácidos de la insulina y así demostró que esta proteína tenía una secuencia definida, la misma para todas las moléculas de insulina en la solución.

Estructura de las proteínas

Las interacciones entre los aminoácidos le dan a las cadenas peptídicas sus propiedades tridimensionales. De acuerdo a esto, existen distintos niveles de organización de las proteínas, que detallaremos a continuación a. Estructura primaria: corresponde a la secuencia de aminoácidos de una cadena peptídica. Es mantenida por los enlaces peptídicos. Un ejemplo de ello es la insulina. b. Estructura secundaria: se obtiene por el plegamiento de la cadena sobre sí misma. Se debe a la formación de puentes hidrógeno entre los aminoácidos. a. Hélice alfa: enrollamiento en espiral de la cadena. Por ejemplo la queratina del cabello. b. Lámina beta plegada: estructura zigzagueante casi completamente extendida. Ej: la fibrina de la seda. c. Estructura terciaria: es un plegamiento de la estructura secundaria sobre sí misma, debido a interacciones entre los grupos R de los aminoácidos. Esto determina formas relativamente esféricas o globulares. Las interacciones pueden ser entre enlaces puente hidrógeno, atracciones iónicas, interacciones hidrofóbicas, enlaces covalentes disulfuro (-S-S-) u otros similares. d. Estructura cuaternaria: Este nivel depende del ordenamiento o unión de dos o más cadenas polipeptídicas para formar una gran proteína funcional. Cada cadena individual será una subunidad de la proteína mayor. Estas subunidades no pueden ser la misma. Por ejemplo, la hemoglobina está formada por dos subunidades alfa y dos subunidades beta. En las proteínas cuaternarias es fundamental la interacción entre las subunidades que la conforman. Un cambio en una única cadena puede alterar completamente la función de la proteína cuaternaria, como ocurre en la anemia falciforme.

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Funciones de las proteínas Son fundamentales para la realización de la gran mayoría de las funciones metabólicas de los seres vivos. Tanto así, que se dice que todo lo que somos es proteína o es el resultado de la acción de las mismas. Se puede describir las funciones de las proteínas como sigue:

Algunas funciones de las proteínas.

1. Función enzimática: Son proteínas globulares, con complejas formas tridimensionales, que se encargan de permitir, acelerar o especializar las reacciones metabólicas. 2. Defensa: Algunas proteínas son capaces de reconocer agentes patógenos o células cancerígenas. Son fundamentales para el sistema inmune. 3. Transporte: Algunas proteínas globulares transportan sustancias más pequeñas. Por ejemplo, la hemoglobina y la mioglobina se encargan del transporte de oxígeno. La transferrina transporta hierro en la sangre. 4. Estructural: las proteínas fibrosas o filiformes desempeñan papeles estructurales; estas proteínas estructurales incluyen la queratina en el pelo, fibrina en coágulos de sangre, y colágeno, que forma la matriz de piel, ligamentos, tendones, y huesos y es la proteína más abundante en un vertebrado. 5. Movimiento: Los músculos se contraen por el movimiento corredizo de dos clases de proteínas fibrilares: actina y miosina. Las proteínas contráctiles también desempeñan papeles fundamentales en el citoesqueleto y en el movimiento de sustancias dentro de las células. 6. Regulación: pequeñas proteínas llamadas hormonas actúan como mensajeros intercelulares en animales. Las proteínas también desempeñan muchos papeles reguladores dentro de la célula, encendiendo y apagando genes durante el desarrollo, por ejemplo. Además, las proteínas también reciben información, sirviendo de receptores de superficie de célula o al interior de las mismas.

B. Glúcidos, carbohidratos o hidratos de carbono Son moléculas formadas principalmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Se clasifican según el número de monómeros que contienen. Existirán, por lo tanto, monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Debido a la gran cantidad de enlaces C-H, estas moléculas presentan una gran cantidad de energía almacenada. a. Monosacáridos: Son los constituyentes más simples (no son hidrolizables), de fórmula (CH2O)n en donde n representa al número de átomos de carbono que posee la molécula. Entre los monosacáridos más importantes se cuentan: [3C] gliceraldehído y la dihidroxiacetona; [4C] eritrosa, tresosa; [5C] ribosa, arabinosa, ribulosa; [6C] glucosa, galactosa, fructosa; [7C] heptosas. La función principal de los monosacáridos es energética. Las células oxidan a estos compuestos para obtener energía, como la glucosa.

Notas:

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b. Disacáridos: están formados por dos monosacáridos unidos mediante un enlace covalente llamado glucosídico. Los más importantes son a. Sacarosa: formada por glucosa y fructosa. Es el azúcar común. b. Maltosa: formada por dos glucosas. Es el azúcar de la malta. c. Lactosa: formada por glucosa y galactosa. Es el azúcar de la leche. Estos disacáridos comparten la fórmula química, pero sus átomos se ordenan de manera diferente, por lo tanto sus propiedades son también diferentes. Los disacáridos también tienen una función energética, debido a que a partir de su hidrólisis se pueden obtener monosacáridos. Además, son una importante fuente de transporte de azúcares.

c. Oligosacáridos: En general se encuentran ubicados en la membrana celular, por lo que deben estar involucrados en fenómenos de reconocimiento celular. d. Polisacáridos: Son macromoléculas hechas de monosacáridos. No son dulces, son insolubles en agua y no forman cristales. Entre ellos encontramos: glucógeno, que es una forma de reserva energética en animales; almidón, que es un polisacárido de reserva energética en vegetales; celulosa, que es un polisacárido estructural en vegetales; quitina, que es un polisacárido estructural en artrópodos y hongos. Un polisacárido. Cada hexágono representa a un monosacárido.

Ejemplo de un alimento rico en almidón.

Notas:

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La quitina en el exoesqueleto de los insectos.

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C. Lípidos

Este pan de mantequilla es un ejemplo cotidiano de una grasa, pues es sólido a temperatura ambiente.

Los lípidos son otro grupo importante de macromoléculas biológicas. Corresponden a un grupo muy heterogéneo de biomoléculas, cuyas principales características son no pertenecer a los otros grupos de macromoléculas y ser insolubles en agua. Se debe destacar que los lípidos no son considerados como polímeros verdaderos. Los lípidos son moléculas formadas generalmente de carbón e hidrógeno que forman las grasas, aceites y ceras. Los lípidos están formados de ácidos grasos, glicerol, y otros componentes. La función primaria de lípidos es almacenar energía. Un lípido llamado triglicérido es una grasa si es sólido a temperatura ambiente y es un aceite si es el líquido en la temperatura ambiente. Además, los triglicéridos son almacenados en las células grasas de nuestro cuerpo. Las hojas de planta están cubiertas de lípidos llamados ceras para prevenir la pérdida de agua, y el panal en una colmena está hecho de cera de abejas. Lis lípidos más importantes desde el punto de vista biológico son las grasas y aceites, los fosfolípidos y los esteroides.

C.1. Grasas

Aunque las grasas no sean polímeros, son grandes moléculas formadas de unas moléculas más pequeñas por reacciones de deshidratación. Una grasa es construida por dos clases de moléculas más pequeñas: glicerol y ácidos grasos (la Figura 5.11a). El glicerol es un alcohol con tres carbonos, cada uno unido a un grupo hidroxilo. Un ácido graso tiene un esqueleto de carbonos, por lo general de 16 a 18 átomos. El carbono a un extremo del ácido graso es parte de un grupo carboxilo, que le da la naturaleza ácida. Unido al grupo carboxilo está la cadena de C-H. Estos enlaces relativamente no polares explican su naturaleza hidrofóbica.

C.1.1. Ácidos grasos Son moléculas que rara vez se encuentran libres en la célula, debiendo ésta obtenerlos por hidrólisis desde los lípidos en donde están almacenados. Presentan un grupo carboxilo polar e hidrofílico (-COOH) unido a una cadena hidrocarbonada apolar e hidrofóbica (que puede ser saturada o insaturada). Es esta doble naturaleza la que permite considerarlos moléculas anfipáticas. Es por ello que, al aumentar el tamaño de la cadena apolar hidrofóbica disminuye notablemente su solubilidad en agua, haciendo de los ácidos grasos naturales muy poco solubles en agua. Las cadenas pueden ser completamente paralelas

Ácidos grasos saturados: Sólo presentan enlaces simples en su molécula, y debido a la gran posibilidad de ordenamiento son sólidos a temperatura ambiente.. Ácidos grasos insaturados: presentan enlaces dobles, por lo tanto podrían aceptar nuevos enlaces. Debido a su forma geométrica, forman agrupaciones menos compactas y son líquidos a temperatura ambiente (su punto de fusión es más bajo).

Muchos ácidos grasos pueden ser sintetizados por nuestro organismo, pero existen otros que no pueden y por lo tanto deben ser incorporados a partir de la dieta. Estos son los llamados ácidos grasos esenciales, como por ejemplo el ácido linoleico y el ácido araquidónico. La función principal de los ácidos grasos libres es su oxidación metabólica para la producción de energía celular. No se permite un ordenamiento estricto de las cadenas, pues presentan ángulos

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C.1.2. Acilglicéridos Los acilglicéridos, también llamados glicéridos, son lípidos constituidos por una molécula de glicerol (alcohol) a la cual se le pueden unir; uno (monoglicérido), dos (diglicéridos) o tres moléculas de ácidos grasos (triglicéridos). Los triglicéridos se clasifican según su estado físico, en aceites y grasas. Una vez unido al glicerol, un ácido graso que ya no puede donar un protón a la solución y por lo tanto ya no es un ácido. Por esta razón, los triglicéridos son también llamados grasas neutras.

Esquema de un triglicérido.

Funciones: Los acilglicéridos sirven de reserva energética, tanto en animales como en vegetales. En los animales cobran una mayor importancia, ya que la capacidad de almacenamiento energético en carbohidratos es mucho más limitada que en los vegetales. Además, son importantes aislantes térmicos, lo que se evidencia en el abundante tejido adiposo de los animales que viven en ambientes fríos. Y son estas mismas agrupaciones de grasas las que sirven de amortiguador de tejidos y órganos internos. C.1.3. Fosfolípidos Son lípidos formados por una molécula de glicerol, dos ácidos grasos y una molécula de ácido fosfórico, a la que se une un sustituyente polar como un alcohol. Por este motivo, son moléculas anfipáticas. La región polar corresponde al ácido fosfórico, y la región apolar a las colas de ácidos grasos. Por sus particulares propiedades físicas estructuran membranas celulares. Se trata de lípidos polares que, en presencia de agua, espontáneamente adoptan la estructura de bicapas lipídicas, que pueden formar esferas llamadas micelas.

Esquema de un fosfolípido

Los fosfolípidos son fundamentales en la formación de membranas biológicas. En la membrana celular, los fosfolípidos representan aproximadamente el 60% del peso de la membrana celular. C.1.4. Esteroides Son lípidos que no se asemejan a los anteriores, pero mantienen la característica de ser insolubles en agua. Están formados por cuatro anillos de carbono unidos entre sí, y una cadena lateral hidrocarbonada unida a uno de los anillos. Dentro de este grupo se encuentran las sales biliares, el colesterol, las hormonas sexuales, las hormonas de la corteza suprarrenal y la vitamina D.

Algunos esteroides. Podemos ver que comparten la estructura principal.

C.1.5. Eicosanoides Los eicosanoides o icosanoides son un grupo de moléculas de carácter lipídico originadas de la oxigenación de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega-3 y omega-6. Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, los eventos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto en vertebrados como en invertebrados. El ácido araquidónico, un tipo de eicosanoide.

Están agrupados en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos, y ciertos hidroxiácidos precursores de los leucotrienos. Constituyen las moléculas involucradas en las redes de comunicación celular más complejas del organismo animal, incluyendo el ser humano.

C.1.6. Terpenos Son lípidos que resultan de la unión de muchas unidades pequeñas, llamadas isoprenos. Se pueden encontrar en vegetales, como el fitol, o en aceites esenciales como el mentol. También son terpenos las vitaminas liposolubles A, E y K.

D. Nucleótidos y ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por nucleótidos, que a su vez están formados por una base nitrogenada, un grupo fosfato y un azúcar de 5 carbonos (ribosa). Los componentes de los nucleótidos son: -

Esquema de un nucleótido tipo.

Bases Nitrogenadas: Son compuestos cíclicos formados por cadenas de carbono. Se clasifican en bases púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (citosina, timina y uracilo). Azúcar: es una molécula de cinco carbonos, por lo cual, se llama pentosa. Puede ser una desoxirribosa (en ADN) o una ribosa (en ARN y en los nucleótidos libres) Grupo fosfato, o ácido fosfórico.

Los nucleótidos se pueden encontrar dentro de la célula como unidades libres; participando en numerosos procesos metabólicos o unidos entre sí formando polímeros de desoxirribonucleótidos (ADN) o polímeros de ribonucleótidos (ARN). El término nicleósido se refiere a la unión de una aldopentosa y una base nitrogenada. En otras palabras, es un nucleótido sin fosfatos. D.1. Nucleótidos libres Entre los nucleótidos libres, el más conocido es el ATP. Esta molécula es fundamental como moneda de intercambio energético celular. Las reacciones químicas que necesitan energía, la obtendrán por lo general de la hidrólisis del ATP gracias a la acción de la enzima adenosin tri fosfatasa. En esta reacción, se escinde uno de los fosfatos del ATP, generando ADP más Pi más energía. Esta energía se disipa como calor, o bien se utiliza en algún trabajo.

Esquematización del ATP. Se pueden ver los enlaces entre fosfatos.

Los nucleótidos libres también pueden servir como mensajeros intracelulares. Existe el AMPc, o adenosin mono fosfato cíclico, que es fundamental en la comunicación y regulación de procesos metabólicos dentro de la célula. Otros nucleótidos funcionan como coenzimas, ayudando a la función metabólica. Estas coenzimas son intermediarios en las cadenas de reacciones metabólicas en la producción energética celular, por citar un ejemplo. D.2. Ácidos nucleicos.

El ADN es el ácido nucleico más conocido, encargado de portar la información genética celular.

Los ácidos nucleicos son moléculas ácidas y actúan como depositarios y transmisores de la información genética de cada célula, tejido y organismo. Gran parte del desarrollo físico de un organismo a lo largo de su vida está programado en estas moléculas. Las proteínas que elaborarán sus células y las funciones que realizarán están todas registradas en estas “cintas” moleculares. Existen dos clases de ácidos nucleicos: el ADN, que es el depositario de la información genética en todos los seres vivos, y el ARN que, en sus distintas variedades, permite la lectura y ejecución del código genético.

D.2.1. ADN o ácido desoxiribonucleico Se forma por la unión de desoxirribonucleótidos mediante enlaces fosfodiester. Este enlace ocurre entre un grupo fosfato del carbono 5 de una desoxirribosa con el grupo hidroxilo del carbono 3 de la desoxirribosa siguiente. Existe en cada cadena, por lo tanto, un extremo llamado 5´ (cinco prima) y otro extremo llamado 3´ (tres prima). El ADN es el material genético que los organismos heredan de sus “padres”. En él están los genes, que es el nombre que recibe una determinada secuencia de nucleótidos capaz de codificar la síntesis de una proteína. Puesto que las proteínas pueden ser estructurales o regulatorias, el ADN dirige directa o indirectamente gran parte del funcionamiento de los seres vivos, sin importar el nivel de complejidad que estos tengan. El ADN se puede encontrar como una cadena sencilla (en algunos virus) o como una doble cadena (bicatenario). Esta doble cadena a su vez puede ser espiral, como en la mayoría de los seres vivos, o bien una doble cadena circular, como es el caso de las bacterias. Estructura del ADN La estructura del ADN fue dilucidada por Watson y Crick en 1953. En su modelo, se establece que Esquematización lineal de la doble hélice de ADN

La molécula de ADN está formada por dos hebras que se enrollan una sobre otra hacia la derecha, formando una hélice. Ambas hebras son antiparalelas, siempre equidistantes, separadas por 11Å y con 10 pares de bases en cada giro de la cadena. Las bases nitrogenadas se ubican hacia el interior. La desoxirribosa y los grupos fosfato se disponen hacia el exterior. Las dos hebras se mantienen unidas por puentes hidrógeno, que son siempre entre la adenina y la timina (dos puentes hidrógeno), y entre la citosina y la guanina (tres puentes hidrógeno).

El ADN presenta una gran longitud. Por ejemplo, el ADN de una sola célula humana se puede extender por casi 1.6 metros. Para poder almacenar esta gran molécula en nuestras células, es necesario ordenarla de algún modo. En eucariontes, el ADN establece relaciones con proteínas. Algunas de estas proteínas, llamadas histonas, le sirven de “carrete”. La larga hebra de ADN se enrolla sobre ellas, manteniendo de esta manera el orden. Existen otras proteínas, llamadas no histónicas, que están relacionadas con la lectura y ejecución del código genético. El ADN asociado con sus proteínas recibe el nombre de cromatina. ADN procariota. Una hebra única, circular y cerrada. No asociada a proteínas.

En procariontes, el ADN no se asocia a histonas, y se habla de un ADN desnudo. Sin embargo, las características de ser el poseedor de la información genética permanece inalterable. El ADN debe ser capaz de replicarse (copiarse), puesto que cuando una célula se reproduce debe garantizar que la célula hija tenga también una copia del material genético. La replicación se basa en la ley de complementariedad de las bases (T=A, C ≡G).

En la replicación semiconservativa, sólo una cadena es nueva.

Se dice que esta replicación es semiconservativa, puesto que del ADN nuevo una hebra será antigua, y sólo una será completamente nueva. En el proceso de replicación, algunas enzimas separan a la doble hebra, y luego otras enzimas van agregando nucleótidos a las hebras separadas según la secuencia de bases que haya en la misma. De este modo, se obtienen segmentos clones, que es lo necesario para que se mantenga la misma información genética entre las células madre y las células hija.

D.2.2. ARN o ácido ribonucleico Es una macromolécula formada por una sola hebra de nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Algunos tipos de ARN pueden presentar zonas de doble cadena, pero en ningún caso se puede considerar una doble hebra. La función del ARN se relaciona con la lectura y ejecución de las instrucciones contenidas en el ADN. Para esto, existen tres tipos principales de ARN -

ARN mensajero (ARNm): es el que transporta la información genética desde el ADN hasta el lugar en donde esta información es ejecutada. Se puede decir que es quien “lee” al ADN. ARN de transferencia (ARNt): formado por una hebra de ARN que a tramos se pliega sobre sí misma. Se encarga de transportar aminoácidos desde el citoplasma hacia el lugar de síntesis proteica. ARN ribosomal (ARNr): junto con proteínas ribosomales forman los ribosomas, que son los lugares de síntesis proteíca.

Dogma central de la biología molecular Es una explicación de la manera en como fluye la información genética, desde su codificación en el ADN hasta la ejecución y fabricación de una proteína. Primero, se realiza una lectura de la información contenida en el ADN, formándose una molécula de ARNm. Este ARN abandona el núcleo y se dirige a los ribosomas (hechos de ARNr), y allí se van incorporando aminoácidos que son trasladados por el ARNt.

Notas:

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