Fundamentos de Bioquímica: Aminoácidos, Estructura de Proteínas y Ácidos Nucleicos

Clasificación de los Aminoácidos

Los aminoácidos se clasifican según la naturaleza de su cadena lateral (grupo R):

1. Aminoácidos Apolares Neutros: (R sin carga) La cadena R posee grupos hidrófobos.
2. Aminoácidos Polares Neutros: (De carga compensada) La cadena R tiene igual número de cargas positivas (+) que negativas (-).
3. Aminoácidos Polares Ácidos: La cadena R aporta grupos ácidos cargados negativamente (-).
4. Aminoácidos Polares Básicos: La cadena R aporta grupos amino cargados positivamente (+).

Propiedades de los Aminoácidos

1. Solubilidad: En disolución acuosa, los aminoácidos pueden ionizarse dependiendo del pH del medio.
2. Propiedades Físicas.
3. Actividad Óptica:
   • Dextrógiros (+): Si desvían el plano de luz polarizada hacia la derecha.
   • Levógiros (-): Si lo desvían hacia la izquierda.

Niveles Estructurales de las Proteínas

Estructura Primaria

Indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y en qué orden se encuentran. La función de una proteína depende directamente de esta secuencia y de la forma que adopte en el espacio tridimensional.

Estructura Secundaria

A medida que los aminoácidos se van uniendo, y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, la cadena adquiere una disposición espacial local. Existen dos tipos principales:

• Hélice Alfa ($\alpha$): Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno (H) entre el grupo carbonilo (CO) de un aminoácido y el grupo amino (NH) del cuarto aminoácido siguiente.
• Lámina Beta ($\beta$): Los segmentos de la cadena polipeptídica forman una estructura plegada en zig-zag.

Estructura Terciaria

Es la conformación tridimensional final de una única cadena polipeptídica. Desde el punto de vista funcional, es la más importante, ya que al alcanzarla la proteína adquiere su función biológica. Está estabilizada por varios tipos de interacciones entre los grupos R:

1. Puentes de disulfuro.
2. Puentes de hidrógeno.
3. Puentes eléctricos (iónicos).
4. Fuerzas de Van der Waals.
5. Interacciones hidrófobas.

Estructura Cuaternaria

Informa sobre la unión de varias cadenas polipeptídicas (subunidades o protómeros) para formar una proteína funcional compleja. Ejemplo: Los anticuerpos.

Clasificación y Funciones de las Proteínas

Clasificación

1. Holoproteínas: Formadas exclusivamente por aminoácidos.
2. Heteroproteínas: Formadas por una fracción proteínica (apoproteína) y otra no proteínica (grupo prostético).

Funciones Biológicas

Las proteínas desempeñan roles vitales, incluyendo:

• Estructural (ej. colágeno).
• Enzimática (catalizadores biológicos).
• Hormonal (ej. insulina).
• Reguladora y Homeostática.
• Defensiva (ej. anticuerpos).
• Transporte (ej. hemoglobina).
• Contráctil (ej. actina y miosina).
• De Reserva (ej. ovoalbúmina).

Ácidos Nucleicos: Estructura y Función

Los ácidos nucleicos son las moléculas portadoras de la información genética. Son largas cadenas de unidades llamadas nucleótidos.

Composición del Nucleótido

Cada nucleótido es una molécula formada por tres subunidades:

1. Una pentosa (desoxirribosa en ADN o ribosa en ARN).
2. Una molécula de ácido fosfórico ($ ext{H}_3 ext{PO}_4$).
3. Una base nitrogenada.

Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster.

Comparativa ADN vs. ARN

Característica	ADN (Ácido Desoxirribonucleico)	ARN (Ácido Ribonucleico)
Bases Nitrogenadas	Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T)	Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Uracilo (U)
Pentosa	Desoxirribosa	Ribosa
Localización Principal	Núcleo, interior de mitocondrias y cloroplastos	Núcleo y citoplasma
Estructura	Bicatenaria (doble cadena), alto peso molecular (PM)	Monocatenaria (cadena simple), menor peso molecular (PM)
Función Principal	Contener y almacenar la información genética	Relacionada con la síntesis de proteínas

Tipos de ARN

El ARN está formado por la unión de muchos ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5' a 3'.

• ARNm (ARN Mensajero): Transporta la información genética necesaria para la síntesis proteica. Se transcribe a partir de segmentos de ADN nuclear mediante enzimas ARN polimerasas que copian dicha información. El ARNm se dirige al citoplasma y se asocia a los ribosomas para la traducción.
• ARNr (ARN Ribosómico): Componente estructural de los ribosomas.
• ARNt (ARN de Transferencia): Moléculas de pequeño tamaño localizadas en el citoplasma. Su misión es unirse a aminoácidos específicos y transportarlos al ribosoma durante la síntesis proteica.

Características de la Estructura del ADN (Doble Hélice)

1. Es una cadena doble de polinucleótidos.
2. El arrollamiento es dextrógiro (gira a la derecha).
3. Las cadenas son antiparalelas (una va en sentido 5'-3' y la otra en 3'-5').
4. Las bases nitrogenadas son complementarias (A se aparea con T, G con C).
5. Las bases nitrogenadas de una cadena y la otra se atraen por puentes de hidrógeno (H).

Funciones Esenciales de los Ácidos Nucleicos

1. Duplicación o replicación del ADN.
2. Expresión del mensaje genético (transcripción y traducción).