Principios de Bioquímica y Organización Celular: Proteínas, Ácidos Nucleicos y Estructuras Biológicas

Clasificación y Estructura de las Proteínas

Tipos de Proteínas según su Estructura

• Proteínas fibrosas:
  • Las cadenas polipeptídicas se disponen en paralelo formando fibras o láminas.
  • Son insolubles en agua y presentan una gran resistencia mecánica.
  • Se encuentran en estructuras fundamentales como el pelo, las uñas, los tendones, los cilios o los flagelos.
• Proteínas globulares:
  • Las cadenas polipeptídicas están plegadas y empaquetadas formando estructuras casi esféricas.
  • Presentan una estructura tridimensional definida.
  • Son generalmente solubles en agua.
  • Muchas de ellas poseen actividad catalítica, como es el caso de las enzimas.

Niveles Estructurales de las Proteínas

• Estructura primaria: Es la secuencia lineal de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Esta secuencia es única para cada proteína y está determinada estrictamente por la información genética del ADN.
• Estructura secundaria: Se origina por la formación de puentes de hidrógeno entre aminoácidos cercanos de la cadena. Puede adoptar diferentes conformaciones, tales como:
  • Hélice α.
  • Lámina β (paralelas o antiparalelas).
• Estructura terciaria: Corresponde al plegamiento tridimensional completo de la cadena polipeptídica, que da lugar a la forma final de la proteína. Esta estructura se estabiliza mediante:
  • Puentes de hidrógeno.
  • Puentes disulfuro (covalentes).
  • Enlaces salinos.
  • Interacciones hidrofóbicas.

  Esta estructura es extremadamente sensible a cambios de pH, temperatura o concentración de iones. La estructura terciaria es la que determina su función biológica. En el caso de las enzimas, esta especificidad se explica mediante el modelo llave-cerradura.

• Estructura cuaternaria: Se produce cuando varias cadenas polipeptídicas (denominadas protómeros) se asocian para formar una proteína funcional. El funcionamiento óptimo de estas proteínas depende de la presencia conjunta de todas sus subunidades.

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Es el responsable de almacenar y preservar la información genética en las células. Sus bases nitrogenadas son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T).
  • Está formado por dos cadenas de polinucleótidos que se enrollan formando una doble hélice, unidas mediante puentes de hidrógeno.
• ARN (Ácido Ribonucleico): Participa activamente en el proceso de síntesis de proteínas. Sus bases son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U).
  • Está formado, por lo general, por una sola cadena de polinucleótidos.
  • ARNm (Mensajero): Transporta la información genética desde el ADN hasta los ribosomas, donde se traducen las proteínas (se localiza en mitocondrias, cloroplastos y citoplasma).
  • ARNt (Transferente): Transporta aminoácidos específicos al ribosoma durante la síntesis proteica (presente en mitocondrias, cloroplastos y citoplasma).
  • ARNr (Ribosómico): Constituye la parte principal de los ribosomas, que es el sitio donde se realiza la síntesis de las proteínas (ubicado en el citoplasma).

Otras Biomoléculas de Importancia

Anticuerpos: Son proteínas altamente específicas capaces de reconocer y unirse a moléculas extrañas llamadas antígenos, formando un complejo anticuerpo-antígeno que es fundamental en la respuesta inmunitaria.

Vitaminas: Biomoléculas orgánicas necesarias en pequeñas cantidades para el correcto funcionamiento metabólico de las células.

Esteroides: Biomoléculas orgánicas que se requieren en cantidades muy pequeñas en las células y se clasifican como un tipo de lípido.

Organización Celular y Entidades Acelulares

Células Procariotas

• Están formadas por citoplasma, membrana citoplasmática y pared celular.
• El núcleo está poco definido, ya que carecen de membrana nuclear (nucleoide).
• Contienen un único cromosoma, formado por una molécula de ADN circular.
• No poseen orgánulos citoplasmáticos membranosos.
• Los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma.
• Son altamente adaptables a diferentes medios de cultivo.

Células Eucariotas

• Están formadas principalmente por el núcleo, citoplasma, membrana citoplasmática y pared celular (esta última solo en células vegetales).
• El núcleo contiene cromosomas formados por ADN asociado a histonas, donde reside la información genética.
• También contienen ADN extranuclear en mitocondrias y cloroplastos.
• Presentan orgánulos bien definidos rodeados por membranas, lo que permite la compartimentación de las actividades celulares.
• Los ribosomas se encuentran tanto libres en el citoplasma como asociados a orgánulos.

Virus

• No se consideran organismos vivos per se.
• Carecen de estructura celular (son entidades acelulares).
• Están formados únicamente por macromoléculas, principalmente ácidos nucleicos y proteínas (cápside).
• Son parásitos obligatorios que necesitan un huésped para reproducirse.

La Célula como Microrreactor

• Poseen una estructura ordenada íntimamente ligada a su función, por lo que pueden considerarse máquinas biológicas.
• Responden a cambios del ambiente de tipo químico, físico, eléctrico o magnético, actuando como transductores.
• Funcionan como recipientes microscópicos que intercambian materia y energía con su entorno de forma dinámica.
• Evolucionan, una característica fundamental que las diferencia de cualquier otro tipo de máquina o reactor artificial.