Ácidos nucleicos y proteínas.

¡Hola a todos nuestros lectores! Hoy me toca escribir después de nuestra pequeña ausencia vacacional. Hay muchas cosas interesantes por contarles de esta ciencia tan genial que es la biología, así pues, manos a la obra.

Bueno, a pesar del entusiasmo, lamento decir esto, pero la entrada de hoy no será tan divertida como yo quisiera, aunque la considero muy necesaria. Como ya habrán visto nuestros lectores casi siempre yo toco temas de genética y biología molecular, que quizás en alguna ocasión requieran de cierto “background” en el tema para una mejor comprensión. Así pues, después de algunas recomendaciones y haberlo pensado, decidí hacer esta entrada para explicar los rasgos más generales de las biomoléculas e incluir el link a esta página en entradas posteriores, de tal modo que si hay algo que no se entiende puedan entrar aquí y dar un repaso rápido. De cualquier modo prometo intentar escribir un poco más comprensible.

Las biomoléculas son compuestos químicos que constituyen principalmente a los seres vivos. Estas sustancias están clasificadas en cuatro tipos principales: Proteínas, Ácidos nucleicos, Carbohidratos y Lípidos. Para entender la mayoría de mis entradas es necesario comprender un poco a las dos primeras, así que me enfocaré a explicar sólo a éstas.

Las proteínas son biomoléculas compuestas por una o varias cadenas de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Hay 20 diferentes tipos de aminoácidos, y dependiendo de qué secuencia formen en la cadena será la identidad de la proteína. Estas cadenas se pliegan de diferentes formas, lo cual es guiado por la secuencia de aminoácidos, dándole las diferentes propiedades a las proteínas. Las proteínas cumplen funciones muy variadas, desde la contracción muscular hasta el transporte de oxígeno y la catálisis de procesos metabólicos. Todas las actividades que llevamos a cabo los seres vivos, desde la respiración de los animales hasta la fotosíntesis de las plantas son reacciones químicas, y una gran diferencia entre el mundo vivo y el no vivo es que en el primero unas proteínas especiales llamadas enzimas facilitan y hacen mucho más rápidas dichas reacciones, a lo cual se le llama catálisis.

Estas imágenes son representaciones hechas a computadora de algunas proteínas. Aunque se tratan de cadenas de aminoácidos altamente plegadas, se representan con cilindros, listones y demás para facilitar su estudio. (Protein Data Bank).

Los ácidos nucleicos están formados por largas cadenas (mucho más largas que las de proteínas) de unidades llamadas nucleótidos, los cuales a su vez se componen de tres constituyentes principales: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Hay dos tipos diferentes de ácidos nucleicos dependiendo de qué azúcar tengan los nucleótidos que lo componen; la molécula será de Ácido ribonucleico (RNA) si el azúcar es ribosa, o de Ácido Desoxirribonucleico (DNA) si es desoxirribosa (la variación es en su naturaleza química y no tiene mucha importancia ahorita). También existen varios tipos de bases nitrogenadas: Adenina (A), Citosina (C) y Guanina (G) están presentes tanto en DNA como RNA. Timina (T) es exclusiva del DNA y Uracilo (U) exclusiva del RNA; estas bases son equivalentes. Las bases Adenina y Guanina son más grandes y se llaman purinas, mientras que la Timina, Citosina y Uracilo son más pequeñas y se conocen como pirimidinas.

Ésta es la estructura química de un nucleótido. En azul está el grupo fosfato, en negro el azúcar de cinco carbonos y en rojo la base nitrogenada (en este caso adenina). El nombre del compuesto es monofosfato de 5'-adenosina, aunque para facilitar las cosas simplemente se le puede decir "adenina".

Otra diferencia entre el DNA y el RNA es que el primero está formado por dos cadenas unidas entre sus bases nitrogenadas, mientras el segundo generalmente es una cadena simple. Las dos cadenas del DNA se disponen de forma antiparalela, es decir, una va en un sentido y la otra al revés. Las cadenas están unidas por medio de sus nucleótidos mediante interacciones electrostáticas por medio de sus bases nitrogenadas. Esto es muy importante en muchos procesos biológicos, pues una base dada no se une con cualquier otra, sino que siguen la siguiente regla: A-T (y T-A), A-U (y U-A), G-C (y C-G).

Así, por ejemplo, podemos tener una cadena de RNA cuya secuencia sea sólamente:

A-U-G-G-G-C-U-U-A-A-G-C-U

Mientras que si tenemos DNA la cadena es doble, por lo que tenemos dos secuencias, cada una complementaria a la otra de acuerdo a la regla que acabamos de mencionar:

A-T-G-G-G-C-T-T-A-A-G-C-T

T-A-C-C-C-G-A-A-T-T-C-G-A

Lo padre de los ácidos nucleicos es que, como ya mencioné, forman cadenas largas de nucleótidos enlazándose unos con otros por medio de sus fosfatos y azúcares, y estas cadenas pueden variar en las bases nitrogenadas, formando claves y códigos con información dependiendo de la secuencia que tengan.

Aquí se muestra una cadena simple de un ácido nucleico. Los nucleótidos se enlazan por los grupos fosfato y el azúcar de cinco carbonos, mientras que las bases nitrogenadas quedan expuestas. Cuando son de doble cadena, las dos cadenas se unen por sus bases nitrogenadas. (Curtis 2006)

Esquema en que se muestra cómo el DNA está formado por dos cadenas antiparalelas que se complementan entre si.

Así pues, la principal función del DNA es guardar la información genética en su código de bases nitrogenadas. De hecho, los genes no son otra cosa sino segmentos de una cadena de DNA que codifican para una proteína o un RNA en específico. El RNA tiene más funciones: en nuestras células es el encargado de “leer” la información del DNA y pasarla a proteínas. También puede llevar a cabo catálisis como las proteínas e incluso en algunos virus es él el portador de la información genética en lugar del DNA.

Todas las proteínas vienen de los genes. Para pasar del idioma del DNA al de los aminoácidos se deben llevar a cabo dos procesos: uno llamado transcripción y otro llamado traducción.

Como ya vimos, el DNA está formado por dos cadenas, pero en un gen una sola de ellas es la que tiene la información de la secuencia de aminoácidos que debe llevar la proteína y se le llama cadena codificante. La otra es complementaria (por la regla que ya vimos) a la codificante y se llama cadena templado o molde. Cuál cadena es la molde y cuál la codificante depende del gen. Cuando se quiere sacar la información de la cadena codificante para pasarla a una proteína primero se transcribe a una cadena de RNA. ¿Cómo? la cadena molde es el complemento de la codificante, entonces si se forma un complemento de RNA de la cadena molde éste va a ser equivalente a la cadena codificante.

Entonces, si tenemos:

A-T-G-G-G-C-T-T-A-A-G-C-T   Cadena codificante

T-A-C-C-C-G-A-A-T-T-C-G-A   Cadena molde

Hacemos un complemento de la cadena molde con RNA y tendremos una secuencia equivalente a la codificante (igual, excepto que sustituimos las T’s por U’s):

A-U-G-G-G-C-U-U-A-A-G-C-U

A este complemento especial de RNA que se va a usar para pasar la información a una proteína se le llama RNA mensajero o mRNA. El mRNA pasa entonces a una maquinaria en que intervienen complejos de proteínas y otros tipos de RNA (RNA de transferencia y RNA ribosomal), donde se “lee” su secuencia y se traduce a proteínas en base a una serie de reglas llamada cóndigo genético, sobre el cual no es necesario detallar ahora.

De izquierda a derecha, esquematizaciones tridimensionales de DNA, RNA y una proteína.

En fin, espero que esta breve explicación aclare más cosas de las que confunda. De cualquier modo les dejo el siguiente link en el que pueden profundizar en el aprendizaje de las biomoléculas:

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/biomoleculas.html

Referencias:

Nelson; Cox (2008) Lehninger Principles of Biochemistry.

Curtis (2006) Biología.

About these ads

5 comentarios el “Ácidos nucleicos y proteínas.

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s