Biomoléculas Esenciales: Proteínas, Aminoácidos y Ácidos Nucleicos

Las Proteínas

Las proteínas son las biomoléculas orgánicas más abundantes en las células. Todas las proteínas contienen carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno; además, la mayoría contiene azufre y, algunas, fósforo, hierro, zinc y cobre.

Composición

Las proteínas son grandes moléculas formadas por la unión de subunidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Existen 20 aminoácidos diferentes y todos tienen una estructura básica idéntica: un grupo amino, un grupo carboxilo y un carbono central unido a un radical que varía de un aminoácido a otro.

El enlace se produce entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino del siguiente; esta unión libera una molécula de agua. Este enlace es covalente y se denomina enlace peptídico. Debido a ello, a las moléculas formadas por este enlace covalente podemos denominarlas también polipéptidos.

Características

Las proteínas forman soluciones coloidales que pueden precipitar en coágulos, al añadir sustancias ácidas o básicas, o cuando se calientan; así sucede con la albúmina del huevo. Algunas pueden cristalizar, como el citocromo, que transporta electrones en las reacciones que se producen durante la respiración celular.

Cuando las proteínas son sometidas a la acción del calor o a valores de pH extremos, pierden su configuración tridimensional y, por tanto, sus propiedades físicas y sus funciones biológicas. A este proceso lo conocemos con el nombre de desnaturalización de la proteína.

Las posibilidades de combinación en cuanto al número y tipo de aminoácidos que se unen en las cadenas son muy numerosas. De ahí la gran variedad de funciones que desempeñan las proteínas.

Dato curioso

El colágeno es una proteína fibrosa y estructural que desempeña un papel crucial:

• Integridad estructural: el colágeno es el componente principal de los tejidos conectivos en el cuerpo, incluyendo la piel, los tendones, los ligamentos, los huesos y el cartílago.
• Salud de la piel: el colágeno es esencial para la piel, ya que contribuye a su elasticidad, firmeza y aspecto juvenil. Con el envejecimiento, la producción de colágeno disminuye, lo que puede dar lugar a arrugas, flacidez de la piel y pérdida de elasticidad.
• Salud articular: en las articulaciones, el colágeno actúa como un lubricante y un amortiguador, facilitando el movimiento suave de las articulaciones y previniendo el desgaste excesivo.

Cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos concreta. De ella depende que la molécula se pliegue correctamente, es decir, que adquiera su correcta conformación. Cualquier error en la posición de los aminoácidos puede provocar que la proteína no se pliegue correctamente y, por tanto, que no tenga la estructura tridimensional que le permite realizar su función. Esto puede alterar el funcionamiento de todo el organismo. Por este motivo, el análisis de la secuencia de aminoácidos puede ayudar en el desarrollo de pruebas diagnósticas y terapias eficaces.

Por ejemplo, el cambio de un aminoácido por otro en la molécula de hemoglobina provoca la anemia falciforme. En la anemia falciforme los glóbulos rojos están deformados porque el aminoácido cambiado respecto a la hemoglobina normal hace que la molécula se pliegue de manera incorrecta. Los glóbulos rojos son más frágiles y se rompen con facilidad, lo que provoca la anemia.

Aminoácidos

Como hemos visto, las proteínas son polímeros formados por aminoácidos. En muchos casos, estos aminoácidos no pueden ser sintetizados por el organismo y es necesario adquirirlos a través de la dieta; a estos los consideramos aminoácidos esenciales.

Estos aminoácidos son llamados "esenciales" porque el cuerpo no puede sintetizarlos por sí mismo y, por lo tanto, deben obtenerse a través de la dieta.

La importancia de los aminoácidos esenciales

La importancia de los aminoácidos esenciales radica en varias funciones vitales para el organismo:

• Síntesis de proteínas: los aminoácidos son los bloques de construcción fundamentales de las proteínas. Cuando se consumen aminoácidos esenciales, el cuerpo los utiliza para sintetizar una amplia variedad de proteínas necesarias para funciones como el crecimiento, la reparación de tejidos, la producción de enzimas y la regulación hormonal.
• Crecimiento y desarrollo: los aminoácidos esenciales son especialmente importantes para el crecimiento y desarrollo de los niños y adolescentes. Son esenciales para la formación de tejidos, músculos, huesos y órganos en crecimiento.

Ácidos Nucleicos

Son compuestos formados siempre por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Los ácidos nucleicos son polímeros de monómeros llamados nucleótidos.

Nucleótidos

Un nucleótido es una molécula formada por tres moléculas menores: una base nitrogenada, un monosacárido y una molécula de ácido fosfórico.

Bases Nitrogenadas

Una base nitrogenada es una molécula cíclica que posee nitrógeno, además de carbonos, en el anillo. La base nitrogenada puede ser de dos tipos: púrica o pirimidínica, según su estructura sea derivada de la purina o de la pirimidina, respectivamente. Dentro de las bases púricas hay dos posibilidades: adenina o guanina. Dentro de las bases pirimidínicas: citosina, timina o uracilo.

Azúcar de un Nucleótido

El monosacárido siempre es una pentosa (cinco carbonos), existiendo dos diferentes: ribosa y desoxirribosa. Esta última se diferencia de la anterior en que posee un oxígeno menos: el carbono 2 posee un hidrógeno en lugar de un -OH.

Grupo Fosfato

La molécula de ácido fosfórico (H₃PO₄) en general es única, pero algunos nucleótidos pueden tener hasta tres. Es fácilmente combinable y actúa como un principal transportador de energía.

ADN

El ácido desoxirribonucleico, conocido por las siglas ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de organismos vivos y algunos virus; también es responsable de la transmisión hereditaria.

ARN

El ARN o ácido ribonucleico es un ácido nucleico similar en estructura al ADN, pero con algunas diferencias sutiles. La célula utiliza el ARN para una serie de tareas diferentes; la principal, sintetizar las proteínas. Según sus funciones, se distinguen varios tipos de ARN:

• ARNm: mensajero. Lleva la información desde el ADN a los ribosomas para producir la síntesis de proteínas siguiendo la información del ARNm. Este ARN presenta una estructura tridimensional curiosa, ya que, aunque se trata de una única cadena, se repliega y forma doble hélice en algunos tramos por complementariedad de bases consigo mismas.
• ARNr: ribosómico. Los ribosomas están constituidos en una gran proporción por ARN. Los ribosomas son orgánulos celulares encargados de la síntesis o fabricación de las proteínas.