Proteínas, Enzimas y Ácidos Nucleicos: Estructura, Función y Catálisis Celular

Estructura y Función de las Proteínas

Las proteínas poseen una estructura que les permite ser utilizadas como vehículos de información en las células. Los monómeros que las constituyen son los aminoácidos, entre los que se destacan:

• Alanina
• Cistina (cisteína)
• Isoleucina
• Leucina
• Lisina
• Fenilalanina
• Triptófano
• Valina

Niveles de Organización Estructural de las Proteínas

• Estructura primaria: Establece los aminoácidos que componen una proteína y el orden específico en el que se encuentran secuenciados.
• Estructura secundaria: Se enrolla sobre sí misma formando una alfa hélice.
• Estructura terciaria: Determina la disposición tridimensional de la estructura secundaria. Existen fundamentalmente de tipos globular y fibrosa.
• Estructura cuaternaria: Determina la unión, mediante enlaces débiles, de varias cadenas polipeptídicas (idénticas o no).

Las Enzimas y la Cinética Química

La fuerza con la que chocan las moléculas depende directamente de su energía cinética. La energía mínima que deben poseer las moléculas para iniciar una reacción química se conoce como energía de activación. En general, las moléculas requieren un aporte de energía extra para que se produzca una reacción química entre ellas.

Para facilitar estos procesos, se necesita la participación de ciertas sustancias denominadas catalizadores, las cuales facilitan el encuentro molecular. Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación necesaria para que ocurra una reacción. En los sistemas biológicos, las células utilizan como catalizadores un tipo especializado de proteínas llamadas enzimas.

¿Cómo Actúa una Enzima?

Para actuar como catalizador, la enzima debe formar parte temporalmente de la reacción. Al unirse con los reactivos, reduce la energía de activación, lo que permite que las moléculas efectúen cambios químicos con rapidez. Una vez finalizada la reacción, la enzima permanece intacta y lista para ser reutilizada.

Cada molécula enzimática posee un sitio activo donde el sustrato encaja a la perfección. Debido a esto, cada enzima es específica para cada sustrato y no puede actuar sobre otro diferente. Las sustancias finales que se obtienen tras las reacciones químicas se denominan productos.

Factores que Influyen en el Comportamiento Enzimático

Entre los factores determinantes se encuentra la disponibilidad del reactivo: cuanto mayor sea la concentración del sustrato, más rápidamente se producirá la reacción. No obstante, una vez que todos los sitios activos de las enzimas disponibles están ocupados (saturación), la velocidad de la reacción se estabiliza.

Nucleótidos y Ácidos Nucleicos

Los nucleótidos son sustancias complejas formadas por tres elementos esenciales:

1. Una base nitrogenada.
2. Un azúcar (pentosa).
3. Uno o más grupos fosfato.

Bases Nitrogenadas

Son sustancias biológicas ricas en nitrógeno clasificadas en dos grupos:

• Bases púricas: Adenina y guanina.
• Bases pirimídicas: Citosina, timina y uracilo.

Azúcares (Pentosas)

Los glúcidos que forman parte de los nucleótidos son monosacáridos de cinco carbonos (pentosas), pudiendo ser ribosa o desoxirribosa.

Grupo Fosfato

Los grupos fosfato se unen a los azúcares en cantidades de 1, 2 o 3, constituyendo nucleótidos según su grado de fosforilación (por ejemplo, nucleótidos monofosfato, difosfato o trifosfato).

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por la unión de numerosos nucleótidos. Se clasifican principalmente en:

• ADN: Ácido desoxirribonucleico.
• ARN: Ácido ribonucleico.