Funciones de las Proteínas y Estructura del ADN

Funciones de las Proteínas

Función Estructural

Algunas proteínas forman estructuras celulares. Las glucoproteínas son parte de las membranas celulares, actuando como receptores o facilitando el transporte de sustancias. Las histonas forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes. Otras proteínas, como el colágeno del tejido conjuntivo fibroso, la elastina del tejido conjuntivo elástico o la queratina de la epidermis, dan elasticidad y resistencia a órganos y tejidos.

Función de Transporte

La hemoglobina transporta O₂ en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta O₂ en la sangre de invertebrados. La mioglobina transporta O₂ en los músculos. Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones y las permeasas regulan el paso de sustancias a través de las membranas.

Función Catalizadora

Las proteínas con funciones enzimáticas son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular. El poder catalítico de las enzimas es extraordinario, aumentando la velocidad de la reacción al menos un millón de veces. Las enzimas son proteínas globulares.

Función Hormonal

Algunas proteínas son hormonas de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón, u hormonas segregadas por la hipófisis como la del crecimiento, la adrenocorticotropina (regula la síntesis de corticosteroides) y la calcitonina (regula el metabolismo del calcio).

Funciones Inmunodefensivas

Proteínas altamente específicas que identifican sustancias o partículas extrañas (virus, bacterias...). Las inmunoglobulinas (alfa-globulinas) actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos, neutralizándolos. Las mucinas tienen efecto germicida y protegen las mucosas. Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de serpientes, son proteínas con funciones defensivas.

Función Contrátil

El músculo está compuesto por proteínas fibrosas que modifican su estructura en relación con cambios en el ambiente. La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular. La dineína está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.

Función de Reserva

La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión. La ferritina es una reserva de hierro.

Función de Regulación Homeostática

Algunas proteínas mantienen el equilibrio osmótico y actúan con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.

Función de Regulación de la Diferenciación

Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular.

Función de Recepción o Transmisión de Señales

Ciertas proteínas de membrana son receptoras de hormonas u otras moléculas señal. Algunas proteínas participan en la recepción de impulsos nerviosos, como las proteínas de membrana de las neuronas que reciben neurotransmisores, o la rodopsina presente en los bastoncillos de la retina del ojo.

Función Anticoagulante

La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias.

Estructura de los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas formadas por CHONP. Son polímeros de elevado peso molecular, constituidos por ácido fosfórico, pentosas y bases nitrogenadas. Según la pentosa, tenemos ADN (con desoxirribosa) y ARN (con ribosa). Las bases nitrogenadas pueden ser:

• Púricas (derivadas de la purina): adenina y guanina.
• Pirimidínicas (derivadas de la pirimidina): timina, citosina y uracilo.

La unión de una pentosa con una base nitrogenada forma un nucleósido. La unión de un nucleósido con un ácido fosfórico forma un nucleótido. La unión de nucleótidos constituye un ácido nucleico.

Nucleósidos

Base nitrogenada + azúcar = nucleósido. Se forma mediante la unión de una pentosa y una base nitrogenada mediante un enlace N-glucosídico entre el C1 de la pentosa y el N1 o N9 de la base (pirimidínica o púrica). Se usa el sufijo -osina (base púrica) o -idina (base pirimidínica). Si la pentosa es ribosa: adenosina, guanosina, citidina, timidina, uridina. Si la pentosa es desoxirribosa, se añade el prefijo desoxi: desoxiadenosina, desoxicitidina...

Nucleótidos

Se forman mediante la unión por enlace éster de un nucleósido (5') con un ácido fosfórico. Los nucleótidos tienen un fuerte carácter ácido, ya que el grupo fosfato en disolución se ioniza. Los ácidos se nombran anteponiendo la palabra "ácido" al nombre de la base nitrogenada y la terminación -ílico. Ácido adenílico = Adenosín-5'-fosfato = AMP; Ácido desoxiadenílico-5'-fosfato = dAMP. Base nitrogenada + azúcar + ácido fosfórico = nucleótido.

El ATP es un derivado nucleótido formado por una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y tres moléculas de ácido fosfórico. Los enlaces entre los grupos fosfatos son altamente energéticos. Se comportan como acumuladores de energía, ya que al romperse los enlaces, la energía almacenada se libera. El ATP es el sistema primario para la transferencia de grupos fosfato en la célula. GTP, UTP, CTP canalizan la energía hacia rutas metabólicas específicas.

Polinucleótidos

Los ácidos nucleicos son polinucleótidos. Los nucleótidos se unen entre sí a través del grupo fosfato situado sobre el C5 de un nucleótido y del grupo -OH del C3 de otro nucleótido, desprendiéndose una molécula de agua. Este enlace se llama fosfodiéster.

Características Generales del ADN

El ADN o ácido desoxirribonucleico está formado por nucleótidos que tienen como pentosa la desoxirribosa y como bases nitrogenadas A, G, T, C. Se unen mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3'. En las células eucariotas, el ADN se encuentra dentro del núcleo asociado a proteínas histónicas y no histónicas. El ADN de las células procariotas se encuentra libre en el citoplasma asociado a proteínas semejantes a las histonas, proteínas no histónicas y ARN, formando un nucleoide. El ADN puede ser monocatenario o bicatenario, lineal o circular.

Niveles Estructurales del ADN

Estructura primaria: Secuencia de nucleótidos de una sola hebra o cadena. El número de combinaciones diferentes que se pueden hacer con las cuatro bases nitrogenadas es enorme, haciendo que la secuencia de bases sea la clave del mensaje genético. El análisis químico de las bases nitrogenadas ha demostrado que el porcentaje de A, G, T y C es el mismo para todos los individuos de la misma especie.

Estructura secundaria: Disposición en el espacio de las dos hebras o cadenas de polinucleótidos en doble hélice, con bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno.