Biología Molecular Esencial: Proteínas, Ácidos Nucleicos (ADN, ARN) y el Dogma Central

Funciones de las Proteínas

• Estructural: Forman parte fundamental de la célula y los tejidos, siendo esenciales para el crecimiento, la reparación y la conservación celular.
• Contráctil: Intervienen en la contracción de las células musculares. Las más conocidas son la miosina y la actina.
• Transporte: Llevan sustancias de un lugar a otro del organismo. Por ejemplo, la hemoglobina transporta O₂ y CO₂.
• Recepción: Intervienen en la detección de estímulos en la superficie celular.
• Catalítica: La mayoría de las enzimas son de naturaleza proteica. Regulan la velocidad de las reacciones químicas, la síntesis de nuevas moléculas, la ruptura de moléculas durante la digestión y el procesamiento de energía.
• Defensa: Los anticuerpos (inmunoglobulinas) detectan y atacan sustancias extrañas que ingresan al organismo.
• Hormonal: Muchas hormonas son proteínas. Son producidas por un tipo de célula para modificar el funcionamiento de otras. Ejemplos incluyen la hormona tiroidea (que regula el metabolismo, crecimiento y desarrollo) y la adrenalina.

Estructura Tridimensional de las Proteínas

Los aminoácidos se unen entre sí para formar enlaces peptídicos. El grupo amino de un aminoácido reacciona con el grupo carboxilo de otro. La unión de dos aminoácidos forma un dipéptido, de tres un tripéptido, y así sucesivamente. Para ser consideradas proteínas, estas cadenas polipeptídicas suelen tener una masa molecular superior a 10.000 unidades de masa atómica. Las proteínas poseen diferentes niveles de estructura (primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria) según la complejidad de su polipéptido.

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

Los ácidos nucleicos son macromoléculas con propiedades ácidas. Existen dos tipos principales: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Ambos están formados por unidades monoméricas llamadas nucleótidos, los cuales poseen tres componentes fundamentales:

• Pentosa: Una azúcar de cinco carbonos. Es ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN.
• Grupo Fosfato: Otorga la acidez a la molécula. Se une a los carbonos de la pentosa y enlaza los nucleótidos entre sí, formando el esqueleto de la cadena.
• Bases Nitrogenadas: Compuestos cíclicos que contienen nitrógeno. Se dividen en dos grupos principales: Purinas (Adenina y Guanina) y Pirimidinas (Timina, Citosina y Uracilo).

ADN: Estructura y Función

El ADN está compuesto por las bases nitrogenadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Posee dos cadenas unidas en una estructura de doble hélice. Esta unión sigue un patrón de complementariedad de bases: la adenina siempre se aparea con la timina mediante dos enlaces de hidrógeno, y la citosina con la guanina mediante tres enlaces de hidrógeno. Su función principal es almacenar la información genética. Para su duplicación (replicación), la doble hélice se abre gracias a un complejo enzimático, y cada cadena original sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.

ARN: Estructura y Función

El ARN está compuesto por las bases nitrogenadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) y uracilo (U). A diferencia del ADN, posee una sola cadena lineal de nucleótidos. Estos nucleótidos se unen a través de enlaces fosfodiéster, que conectan los grupos fosfato con las pentosas. Su función principal es servir de intermediario entre el ADN y la síntesis de proteínas. El ARN transporta el mensaje genético del ADN para que sea traducido y se sinteticen las proteínas requeridas.

El Dogma Central de la Biología Molecular y los Virus

El Dogma Central de la Biología Molecular

El Dogma Central de la Biología Molecular describe el flujo de la información genética en las células. Postula que la información fluye de manera unidireccional: del ADN al ARN y, finalmente, a las proteínas. Según el modelo propuesto por Watson y Crick, una secuencia de nucleótidos en el ADN (que constituye un gen) determina una secuencia de aminoácidos en un polipéptido, dirigiendo así la síntesis de proteínas.

Los Virus y las Excepciones al Dogma Central

Los virus no son considerados células y su clasificación como seres vivos es objeto de debate, ya que no pueden replicarse por sí mismos y requieren de un organismo huésped para llevar a cabo sus funciones vitales. Algunos virus presentan mecanismos que constituyen excepciones al Dogma Central, como la capacidad de transcribir su información genética del ARN al ADN del huésped. Se destacan tres excepciones principales:

• Síntesis de ADN a partir de ARN (Transcipción Inversa): Algunos virus (retrovirus) sintetizan ADN a partir de una plantilla de ARN. Este proceso es catalizado por la enzima transcriptasa inversa.
• Proteínas Priónicas: Son proteínas con plegamientos anormales en su estructura tridimensional. Tienen acción patógena y, a diferencia de los virus, no poseen genoma (ADN o ARN). Se acoplan a proteínas normales, induciendo su plegamiento anómalo y causando enfermedades neurodegenerativas.
• Síntesis 'Artificial' de Proteínas (en laboratorio): Se refiere a la síntesis de proteínas en sistemas in vitro (como cultivos celulares o sistemas libres de células) donde, bajo ciertas condiciones experimentales o la acción de fármacos, se puede inducir la síntesis proteica sin la participación directa de ARN mensajero, aunque siempre mediada por el ribosoma.