Nivel genético
Los acidos nucleicos
Son macromoléculas, polímeros formados por la repetición
de monómeros llamados nucleótidos, estos estan unidos
mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o
poli nucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas
lleguen a alcanzar tamaños demasiados grandes,
las moléculas mas grandes que se conocen.
El descubrimiento de los acidos nucleicos se debe a Miescher que en la
década de 1860 aisló de los núcleos de las células
una sustancia acida a la que llamó nucleína, nombre que
después de un tiempo se cambió a acido nucleico.
Existen dos tipos de acidos nucleicos: ADN (acido
desoxirribonucleico) y ARN (acido ribonucleico), que se diferencian en:
El azúcar (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la
ribosa en el ARN. Las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina,
citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN. En
los eucariotas la estructura del ADN es de doble
cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede
presentarse en forma extendida, como el ARNm, o
en forma plegada, como
el ARNt y el ARNr. La masa molecular del ADN es
generalmente mayor que la del ARN. Las unidades que forman
los acidos nucleicos son los nucleótidos. Cada
nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres
unidades: un monosacarido (una pentosa), una
base nitrogenada (purínica (adenina, guanina) o pirimidínica
(citosina, timina ouracilo) y uno o varios grupos fosfato (acido
fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos
fosfato estan unidos a la pentosa.
La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina
nucleósido.
El ADN es bicatenario, esta constituido por 2 cadenas
polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud.
Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de
las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las
células procarióticas, así como de las
mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN
porta la información necesaria para el desarrollo de las
características biológicas de un
individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células
realicen sus funciones.
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos
constituyentes, es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que en lugar de las
cuatro bases A, G, C, T aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de
timina). Las cadenas de ARN son mas cortas que las de
ADN. El ARN esta constituido casi siempre por
una única cadena (es monocatenario).
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN
actúa de mensajero de dicha información para dar lugar a la
biosíntesis de proteínas.
ARN síntesis de proteínas
Tres etapas en la síntesis de proteínas. a)
Iniciación. La subunidad ribosómica mas pequeña se
une al extremo 5´ de una molécula de ARNm. La primera
molécula de ARNt, que lleva el aminoacido modificado fMet,se enchufa en el codón iniciador AUG de la
molécula deARNm. La unidad ribosómica mas grande se ubica
en su lugar, el ARNt ocupa el sitio P (peptídico). El sitio A (aminoacil) esta vacante. El
complejo de iniciación esta completo ahora.
b) Alargamiento. Un segundo ARNt con su
aminoacido unido se mueve al sitio A y su anticodón se enchufa en
el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los
dos aminoacidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoacido y su ARNt. El
ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de ARNm en una dirección
5´ a 3´ y el segundo ARNt, con el dipéptido unido se mueve
al sitio P desde el sitio A, a medida que el primer ARNt se desprende del
ribosoma. Un tercer ARNt se mueve al sitio A y se
forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre
esta unida al tRNA que se esta moviendo del sitio A al sitio P, y
el ARNt entrante que lleva el siguiente aminoacido siempre ocupa el
sitio A. Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el
polipéptido. c) Terminación. Cuando el ribosoma alcanza un
codón de terminación (en este ejemplo UGA), el polipéptido
se escinde del último ARNt y el ARNt se desprende del sitio P. El sitio
A es ocupado por el factor de liberación que produce la
disociación de las dos subunidades del ribosoma
Proteína. Estructura molecular
La estructura de las proteínas reúne las propiedades de
disposición en el espacio de las moléculas de proteína
queprovienen de su secuencia de aminoacidos, las características
físicas de su entorno y la presencia de compuestos, simples o complejos
que las estabilicen y/o conduzcan a un plegamiento específico, distinto
del espontaneo. Por ello, deriva de sus componentes, es decir de la
propia estructura de los aminoacidos, de cómo interaccionan
químicamente éstos, de forma jerarquizada y específica, y
evidentemente esta en relación con la función a acometer
en el destino celular.
Las enzimas
son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones
químicas, siempre que sean termodinamicamente posibles: Una
enzima hace que una reacción química que es energéticamente
posible pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente
favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la
enzima.2 3 En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas
moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en
moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos
los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas
tasas significativas. A las reacciones mediadas por
enzimas se las denomina reacciones enzimaticas.
Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su
velocidad crece sólo con algunas reacciones, el conjunto de enzimas
sintetizadas en una célula determina el tipo de metabolismo que
tendra cada célula. A su vez, esta
síntesis depende de la regulación de la expresión
génica.
