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Biopolímeros (4831) |
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Módulo 1. Ficha
1.1
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Biopolímeros (4831) |
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Módulo 1. Ficha
1.1
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1.1. Introducción breve de algunas macromoléculas biológicas: Proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos.
Proteínas:
Estas moléculas son copolímeros de condensación. Las
unidades monoméricas son alfa
aminoácidos y la unión entre ellos se hace a través
de un enlace peptídico o amídico. Estos aspectos se estudian
con mas detalle en el Capítulo 3 (Módulo 3).
Formación de un enlace peptídico por condensación del grupo amino y el grupo ácido de dos aminoácidos
Las funciones
que desempeñan las proteínas en el organismo son muy variadas.
Hay proteínas que tienen una función de transporte,
como por ejemplo la mioglobina y la hemoglobina que transportan el oxígeno
de los pulmones al músculo, o el citocromo c, que es transportador
de electrones. Otras realizan una función catalizadora
de las reacciones químicas que se dan en el organismo vivo; son las
enzimas: peptidasas, transferasas, oxidasas, deshidrogenasas, etc.
La visión específica
de los catalizadores biológicos se desarrolla en el Capítulo
IV (Módulo IV).
Las hay también que ejercen una función hormonal de control de procesos metabólicos. Por ejemplo la insulina, que es una hormona, es una proteína. Hay también un grupo de proteínas que se encarga de la defensa del organismo, son los anticuerpos y las inmunoproteínas, como por ejemplo las inmunoglobulinas. Existen también las llamadas proteínas estructurales, son las que entran a formar parte del hueso, cartílago, piel, músculo, etc. Actúan como elementos de soporte y estructura en los seres vivos. Por ejemplo el colágeno, la fibroína, la queratina, elastina, miosina y actina. Hay proteínas que están asociadas a los ácidos nucleicos que se llaman nucleoproteinas, por ejemplo, las histonas.
Todo este tipo de proteínas y muchas otras no nombradas en el párrafo anterior se construyen con unos pocos alfa aminoácidos esenciales (isómeros L) y su diversidad de funciones se debe a las propiedades microscópicas de los monómeros y a la conformación tridimensional que adopta la macromolécula. El factor ambiental (medio = disolvente, agua, entornos hidrófobos) en el que se encuentran las proteínas es absolutamente fundamental a la hora de entender las propiedades y las funciones de las proteínas.
De una manera muy genérica las proteínas pueden agruparse bajo diferentes denominaciones dependiendo de las propiedades físicas, químicas, funcionales, etc que quiera tenerse en mayor consideración. De forma que si la función biológica se realiza en condiciones óptimas por una sola cadena polimérica se habla de proteínas monoméricas. Por el contrario si para realizar esta función se necesita la conjunción de varias cadenas peptídicas, la proteína se llama oligomérica y cada una una de sus cadenas sencillas es una subunidad. Si se atiende a su solubilidad en agua o en otros medios, puede distinguirse entre: albúminas: proteínas que son solubles disoluciones salinas acuosas diluidas, globulinas: proteínas que sólo son solubles disoluciones salinas acuosas concentrasas, prolaminas, que son solubles en alcohol, glutelinas que sólo se disuelven en disoluciones acuosas no neutras (ácidas o básicas) y escleroproteínas que son insolubles en la gran mayoría de los disolventes. Atendiendo a su composición para la realización de su función también las proteínas pueden ser simples, que están compuestas sólo por aminoácidos o conjugadas, las cuales, además de la cadena polipeptídica, contienen algún componente no aminoacídico absolutamente necesario para realizar su función biológica. Este componente, llamado grupo prostético, puede ser un azúcar, un lípido, otras moléculas de tipo orgánico o simplemente un ión inorgánico simple o complejo. En estas proteínas conjugadas, la parte polipeptídica es la apoproteína y cuando se habla del conjunto de apoproteína y grupo prostético se habla de la holoproteína. Finalmente, se suele distinguir entre proteínas globulares en las cuales la cadena polipeptídica se repliega sobre adoptando una forma externa poco definida geométricamente (forma de globo) y proteínas fibrosas las cuales, como su nombre indica sí adoptan una dimensión predominante y forman fibras.
Acidos nucleicos:
Son también
copolímeros de condensación. Los monómeros son nucleótidos
de bases púricas y pirimidínicas y la unión entre ellos
es a través de un enlace diester fosfórico. El papel de los
ácidos nucleicos es el de la transmisión de la herencia genética,
existiendo dos tipos esenciales de ácidos nucleicos: el ácido
desoxiribonucleico (ADN) en donde el azúcar del monómero es
una desoxiribosa y el ácido ribonucleico (ARN) en donde el azúcar
del monómero es la ribosa. El ADN se encuentra en el núcleo
de la célula y es el que realmente guarda el código genético.
Los ARN, que hay varios (ARN mensajero, m-ARN; ARN de transferencia,
t-ARN; ARN ribosómico , r-ARN), son los que se encargan de llevar
la información desde el núcleo hasta el citoplasma y ayudados
por proteínas específicas realizar la biosíntesis de
las proteínas.
Enlaces diester fosfórico en la formación de un ácido nucleico
La estructura y la función de los ácidos nucleicos está directamente condicionada por las propiedades de sus monómeros, que es lo mismo que decir de las cinco bases púricas y pirimidínicas que los forman. También la presencia o ausencia del grupo OH en la posición 2' del azúcar confiere propiedades conformacionales diferenciadas a los polímeros. Las propiedades químico físicas de los monómeros, la estructura de los polímeros y una visión general de la función que desempeñan se desarrolla en Capítulo 5 (Módulo 5).
Polisacáridos:
Los polisacáridos son polímeros de azúcares. La unión
química entre ellos es el llamado enlace glucosídico.
El enlace glucosídico en los polisacáridos
Aunque una buena parte de los polisacáridos son copolímeros, contrariamente al caso de las proteínas y los ácidos nucleicos, existen homopolisacáridos (todos los monómeros son iguales) con importantes funciones biológicas, por ejemplo el glucógeno y la amilosa que son fuentes de almacenamiento de glucosa (es decir de energía) en los animales y plantas, respectivamente. Otro homopolisacárido, la celulosa, constituye el elemento estructural para la construcción de las paredes celulares vegetales. Las células bacterianas construyen sus paredes celulares con redes entrecruzadas de polímeros mixtos de péptidos y polisacáridos (peptidoglucanos). La gran rigidez estructural de los polímeros de azúcar es utilizada como factor de reconocimiento molecular inequívoco en los seres vivos. El estudio de algunas de las propiedades químico físicas de los monómeros más habituales en la naturaleza y de los copolímeros a los que dan lugar se desarrolla el Capítulo 6 (Módulo 6)
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