Fundamentos de Bioquímica: Lípidos, Glúcidos y el Proceso de Replicación del ADN

Lípidos: Estructura y Propiedades de los Ácidos Grasos

A) Ácidos Grasos

• Saturados: Presentan enlaces simples y sus cadenas carbonatadas quedan en zig-zag.
• Insaturados: Poseen uno o varios enlaces dobles.

Se denominan ácidos grasos esenciales aquellos que los animales no pueden sintetizar y deben tomarlos con la dieta.

Propiedades

1. Comportamiento anfipático: Se refiere a una molécula que posee dos regiones con propiedades opuestas: una parte hidrófila (grupo -COOH) y otra zona lipófila (cadenas de radicales o zona hidrófoba). La parte lipófila puede formar enlaces de Van der Waals.

Si los ácidos grasos se disponen en contacto con el agua, orientan sus grupos hidrófilos hacia ella y mantienen fuera de contacto sus cadenas lipofílicas. De este modo, los ácidos grasos se dispersarán en el agua formando micelas.

2. Punto de fusión:

• En los ácidos grasos saturados, el punto de fusión aumenta con el número de carbonos (C), debido a los enlaces de Van der Waals que se establecen entre las cadenas hidrocarbonadas.
• En presencia de dobles enlaces, los ácidos insaturados no pueden ordenarse de forma compacta, por lo que la formación de enlaces es escasa y el punto de fusión es bajo.

Esterificación

Los ácidos grasos reaccionan con alcoholes formando un enlace éster (-COO-) y liberando una molécula de agua.

B) Lípidos Saponificables

En su composición se encuentran los ácidos grasos, por lo que pueden formar jabones.

Lípidos simples u hololípidos

Compuestos exclusivamente por C, H y O.

• Acilglicéridos o grasas: Son ésteres de la glicerina con 1, 2 o 3 ácidos grasos. Según su composición, los más importantes son los triglicéridos.

Clasificación de los acilglicéridos:

• Aceites: Contienen ácidos grasos insaturados; son líquidos a temperatura ambiente.
• Sebos: Contienen ácidos grasos saturados; son sólidos a temperatura ambiente.
• Mantecas: Contienen ácidos grasos de cadena corta; son semisólidos a temperatura ambiente.

Saponificación

Un ácido graso se une con una base fuerte dando lugar a una sal (jabón) y agua.

Función de los acilglicéridos:

• Reserva energética a largo plazo.
• Actúan como aislante térmico y mecánico.
• Proporcionan energía al embrión durante el desarrollo en el interior de las semillas.

Lípidos complejos o heterolípidos

Formados por ácidos grasos y otros componentes no lipídicos. Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas (lípidos de membrana).

Importancia de los lípidos complejos en la membrana

Los lípidos tienen un comportamiento anfipático. En contacto con el agua, los lípidos complejos se disponen formando bicapas mantenidas por interacciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Waals. Las zonas lipófilas (hidrófobas, correspondientes a los ácidos grasos) quedan en la parte interior, mientras que las zonas hidrófilas (cabezas polares formadas por el ácido fosfórico y el alcohol) quedan en el exterior, enfrentadas a las moléculas de agua.

Lipoproteínas

Son partículas de transporte que poseen lípidos (insolubles en el plasma) recubiertas con una proteína hidrofílica (soluble). Participan en el sistema de membranas y actúan como sistema de transporte de grasas por los líquidos circulatorios (linfa y sangre).

La Replicación o Duplicación del ADN

La replicación o duplicación del ADN ocurre en la fase S de la interfase. El mecanismo general fue intuido por Watson y Crick al establecer la estructura de doble hélice y la complementariedad de bases. Propusieron que la doble hélice se abre en dos cadenas que se separan, creándose una nueva hebra a partir de las antiguas, la cual será complementaria a la que sirve como patrón. A esto se le denominó el modelo semiconservativo: cada doble hélice conserva una hélice original y sintetiza una nueva.

Este proceso también fue discutido mediante otros dos modelos:

• Modelo conservativo: Afirma que una doble hélice conserva sus dos cadenas originales y la otra está formada por dos cadenas nuevas.
• Modelo dispersivo: Afirmaba que cada una de las cadenas hijas contiene fragmentos de la cadena original y fragmentos de nueva síntesis mezclados.

Meselson y Stahl demostraron experimentalmente que el modelo correcto era el semiconservativo mediante cultivos de bacterias marcadas con isótopos.

Fase de Iniciación

Consiste en el desenrollamiento y la apertura de la doble hélice. Se inicia en una región llamada oriC o punto de iniciación, zona rica en secuencias de Guanina, Adenina, Timina y Citosina. Durante el inicio:

1. Proteínas específicas reconocen el punto de iniciación.
2. Las helicasas rompen los puentes de hidrógeno entre las bases y abren la doble hélice.
3. El desenrollamiento crea tensiones que son aliviadas por las girasas y topoisomerasas, que rompen y sueldan la hélice.
4. Las proteínas SSB se unen a la hebra molde e impiden que se vuelva a enrollar.
5. Se forma la burbuja u horquilla de replicación, la cual es bidireccional.

Fase de Elongación

Se sintetiza la nueva hebra de ADN sobre la hebra molde. Intervienen las ADN polimerasas, que tienen una doble función:

• Actividad polimerasa: Unen nuevos nucleótidos complementarios a la cadena molde.
• Actividad exonucleasa: Eliminan nucleótidos mal apareados y fragmentos de ARN.

Las ADN polimerasas no pueden iniciar el proceso desde cero; necesitan un cebador o primer (fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN) con un extremo 3' libre. El cebador es sintetizado por una enzima llamada primasa.

Hebra Conductora y Hebra Retardada

Debido a que la ADN polimerasa solo recorre la hebra molde en sentido 3' → 5' y las cadenas son antiparalelas:

• Hebra conductora (líder): Se sintetiza de forma continua en sentido 3' → 5'.
• Hebra retardada: Descubierta por Okazaki en 1973, consiste en una síntesis discontinua de pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki) de unos 1000 nucleótidos. Cada fragmento requiere su propio cebador de ARN.

Posteriormente, la ADN polimerasa elimina los cebadores y los sustituye por ADN. Finalmente, la ADN ligasa une todos los fragmentos.

Finalización y Corrección de Errores

La replicación termina cuando se ha duplicado todo el ADN. Tras esto, ocurre una corrección de errores. Aunque el mecanismo es eficiente, algunos errores persisten, lo cual es vital para la evolución al crear mutaciones que pueden ser neutras, beneficiosas o perjudiciales.

Características del Código Genético

• El código genético nuclear es universal: El mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido.
• El código genético es degenerado: Existen más tripletes que aminoácidos, por lo que varios codones pueden codificar un mismo aminoácido.
• No es ambiguo: Ningún codón codifica más de un aminoácido.
• Es no solapado: Un nucleótido pertenece a un único triplete.
• La lectura es "sin comas": El cuadro de lectura se realiza de forma continua sin espacios en blanco.

C) Lípidos Insaponificables

No pueden formar jabones porque no pueden hidrolizarse en ácidos grasos; carecen de enlaces tipo éster. Algunos actúan como vitaminas y hormonas.

Esteroles

Poseen un grupo -OH en el C3 y una cadena alifática de 8C en el C17. Son el grupo más numeroso de esteroides.

• Colesterol: Forma parte estructural de las membranas celulares animales (especialmente la plasmática), confiriendo estabilidad al situarse entre los fosfolípidos. Es precursor de casi todos los esteroides y se forma por ciclación del escualeno.
• Ácidos biliares: Sintetizados en el hígado a partir del colesterol; emulsionan grasas en el intestino.
• Vitaminas D: Regulan el metabolismo del Calcio (Ca). La D2 (calciferol) procede del ergosterol y la D3 (colecalciferol) del colesterol. Su carencia provoca raquitismo u osteomalacia.

Polisacáridos: Estructura y Función

Los polisacáridos son macromoléculas formadas por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. Son de elevado peso molecular, insolubles o coloidales, no cristalizan y carecen de poder reductor.

• Reserva: Enlaces α-glucosídicos (estructuras helicoidales fáciles de degradar).
• Estructurales: Enlaces β-glucosídicos (cadenas lineales resistentes).

Principales Homopolisacáridos

Almidón

Reserva vegetal compuesto por α-D-glucosa. Tiene dos componentes:

• Amilosa: Cadena lineal, enlaces α(1→4), estructura helicoidal. Se tiñe de azul con yodo.
• Amilopectina: Cadena ramificada con enlaces α(1→4) y ramificaciones α(1→6) cada 24-30 glucosas. Se tiñe de rojo oscuro.

Glucógeno

Principal reserva animal (hígado y músculo). Polímero de α-D-glucosa con ramificaciones α(1→6) muy frecuentes (cada 8-10 glucosas), lo que facilita una movilización energética rápida. Se tiñe de rojo intenso con yodo.

Celulosa

Polisacárido estructural vegetal (pared celular). Cadenas no ramificadas de β-D-glucopiranosa con enlaces β(1→4). Las cadenas se unen por puentes de hidrógeno formando fibras resistentes. No es digerible por humanos.

Quitina

Polímero de N-acetilglucosamina con enlaces β(1→4). Proporciona sostén en el exoesqueleto de artrópodos y paredes celulares de hongos" hongos" os" os" os" os" os"

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