ÁCCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

Tipos de ácidos nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos:

     *  ADN (ácido desoxirribonucleico) : es un tipo de ácido nucleico, una macromolécula que forma parte
         de todas las células. Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los
         organismos vivos conocidos y de algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria.

                                                          

     *  ARN (ácido ribonucleico) :  es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está
         presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de
         ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos
         virus es de doble hebra.

• El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.

• El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína.

• El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Cuando se realiza la hidrólisis completa de los ácidos nucleicos, se obtienen tres tipos de componentes principales:

     * Azúcar, en concreto una pentosa.

     * Bases nitrogenadas:
          -  Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina).
          -  Las pirimidinas son T/U (Timina/Uracilo) y C (Citosina) .

     * Ácido fosfórico.

                               

El azúcar, en el caso de los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) es la 2-desoxi-D-ribosa y en el caso de los ácidos ribonucleicos (ARN) es la D-ribosa.

PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

 

Las principales propiedades físico-químicas de los ácidos nucleicos que vamos a considerar son las siguientes:

     * Densidad de los ácidos nucleicos.

     * Desnaturalización de los ácidos nucleicos: Temperatura de fusión (Tm).

     * Absorbancia a 260 nm.

     * Cinética de Renaturalización: Curvas Cot.

     * Hibridación de los ácidos nucleicos.

PROTEÍNAS

Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.
Desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo.
Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.


PROPIEDADES

     * Solubilidad: Se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén presentes. Si se
       aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.

     * Capacidad electrolítica: Se determina a través de la electroforesis, técnica analítica en la cual si las
       proteínas se trasladan al polo positivo es porque su molécula tiene carga negativa y viceversa.

     * Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que está determinada por su estructura 
        primaria.

     * Amortiguador de pH (conocido como efecto tampón): Actúan como amortiguadores de pH debido a 
       su carácter anfótero, es decir, pueden comportarse como ácidos (aceptando electrones) o como bases
       (donando electrones).

ESTRUCTURA

Para el estudio de la estructura es frecuente considerar una división en cuatro niveles de organización, aunque el cuarto no siempre está presente.
Conformaciones o niveles estructurales de la disposición tridimensional:
     * Estructura primaria.
     * Estructura secundaria.
     * Nivel de dominio.
     * Estructura terciaria.
     * Estructura cuaternaria.
A partir del nivel de dominio sólo las hay globulares.

FUNCIONES

Las proteínas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomoléculas). Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia o la actividad de este tipo de moléculas.
     * Casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes;
     * Muchas hormonas, reguladores de actividades celulares;
     * La hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre;
     * Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños;
     * Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta 
        determinada;
     * La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción;
     * El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

LÍPIDOS

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en solventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo.
 En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.


PROPIEDADES


Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos (cloroformo); muchos suelen presentar tacto untuoso (resbaladizo) y brillo graso; además, son de menor densidad que el agua, por lo que flotan en ella.
Sus funciones biológicas son también diversas. De forma general las más representativas son las de reser­va energética, estructural, hormonal y vitamínica. Algunos son buenos aislantes térmicos, emul­sionantes, lubricantes y protectores.


CLASIFICACION DE LOS LÍPIDOS


     *Lípidos saponificables: contienen en su molécula ácidos grasos, que se pueden separar sometiéndolos a una reacción de saponificación (formación de jabón).


          - Simples: integrados solo por C, H y O. Se incluyen los propios ácidos grasos, acilglicéridos y 
             céridos.
          - Complejos: además de C, H y O, contienen átomos de P, N o S. Se incluyen los fosfolípidos y
             glucolípidos.


     * Lípidos insaponificables: no pueden separarse ácidos grasos de su molécula por saponificación. Son los isoprenoides, esteroides y prostaglandinas.


          - Ácidos grasos: son muy raros en la naturaleza en estado libre, pues la inmensa mayoría se encuentran formando parte de otros lípidos, de los que se obtienen por saponificación. Químicamente son cadenas lineales hidrocarbonadas de número variable de átomos de carbono (entre 4 y 24), en cuyo extre­mo hay un grupo ácido carboxílico.


     * Lípidos conjugados: lípidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias




FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS


Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:

• Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
• Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.
• Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenos, esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc.
• Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas.
• Función Biocatalizadora.En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.

GLUCIDOS

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρον que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno.

PROPEDIADES

Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

ESTRUCTURA QUIMICA.

Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno. Los glúcidos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo.

En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.




CLASIFICACIÓN
Los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.




    * Monosacáridos:  los glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH₂O)_n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos.
Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad.
Ejemplo: fructosa, glucosa y lactosa.
                                                           Fructosa
                                             



   * Disacáridos: son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H₂O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C₁₂H₂₂O₁₁.
La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas.



   * Oligosacáridos: están compuestos por entre tres y nueve moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan. No obstante, la definición de cuan largo debe ser un glúcido para ser considerado oligo o polisacárido varía según los autores. Según el número de monosacáridos de la cadena se tienen los trisacáridos (como la rafinosa ), tetrasacárido (estaquiosa), pentasacáridos, etc.



   * Polisacáridos: son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C₆ H₁₀ O₅)_n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológico y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas, siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada).


FUNCIONES: 


Los Glúcidos cumplen fundamentalmente dos funciones:
   * Energética: Cuando en el organismo se quema u oxida la glucosa, se libera 4.1 calorías por gramo.
   * Estructural: La cual se cumple a nivel de la celulosa en los vegetales, dando forma a éstos.

FUNCIONES DE LAS SALES EN DISOLUCION

Las sales minerales hidrosolubles, cumplen diversas funciones de tipo general, colaborando en el mantenimiento de de la homeostasis o equilibrio del medio interno.

     * Mantener el grado de salinidad en los organismos. Las concentraciones iónicas de sales minerales se mantiene costantes.

     * Regular la actividad enzimática. La presencia de determinados iones activa o inhibe reacciones bioquímicas.

     * Regular la presión osmótica y el volumen celular. La presencia de sales en el medio interno celular es determinante para que se verifique la entrada o salida de agua a través de la membrana. Los medis con alta concentración salina son hipertónicos  en el caso contrario.

     * Generar potenciales eléctricos. Los iones que se encuentran en el interior de las células no son los mismo que los del medio externo; por esto, a ambos lados de la membrana existe una deferencia de cargas eléctricas.

     * Regulación del pH. La actividad biológica en el medio interno celular se produce a un determinado valor de pH.

EL AGUA

El agua es la molécula más abundante  en los seres vivos.

CARACTERÍSTICAS DE LA MOLÉCULA DE AGUA

     *La molécula de agua est formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces
       covalentes .
     *El papel del agua en el metabolismo se debe a sus propiedades físicas y químicas, derevadas de la  
       estructura molecular.
     *La molécula de agua son dipolos se debe a que los dos electrones de los dos hidrógenos están  
       desplazados hacia el átomo de oxigeno, por lo que en la molécula aparece un polo negativo, donde está
       el oxígeno,  y dos polos positivos, donde están los dos hidrógenos.

                   

Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atracción llamados puentes de hidrógeno, formándose grupos de 3-9 moléculas. Por ello el agua se comporta como un líquido. Estas agupaciones, le confieren al agua sus propiedadesde fluido.

El agua se presenta en tres estados: Sólida, líquida o gaseosa.

CRISTALOGRAFÍA
La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas. La mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y la geometría de estos cristales.
 
CRISTAL
Sustancia en la cual sus átomos o moléculas se encuentran ordenados espacialmente de acuerdo a un patrón específico y periódico; Mineral con forma poliédrica regular limitada por caras lisas y con planos de escisión bien definidos; Pieza de vidrio u otra sustancia transparente o semitransparente.


REDES CRISTALINAS

Las redes cristalinas se caracterizan fundamentalmente por un orden o periodicidad. La estructura interna de

los cristales viene representada por la llamada celdilla unidad que se repite una y otra vez en las tres direcciones

del espacio. El tamaño de esta celdilla viene determinado por la longitud de sus tres aristas (a, b, c), y la forma

por el valor de los ángulos entre dichas aristas (a,b,g).