Biomoléculas: aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas
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Las proteínas son las moléculas que «hacen el trabajo» en la célula: aceleran reacciones, transportan sustancias, defienden al organismo y forman estructuras. Los ácidos nucleicos guardan las instrucciones para fabricarlas, y las vitaminas ayudan a que todo funcione. En esta clase verás las tres.
Aminoácidos
Son los monómeros de las proteínas. Todos tienen la misma estructura básica: un carbono central unido a
- un grupo amino (),
- un grupo carboxilo (),
- un hidrógeno,
- y un grupo R (cadena lateral), que es distinto en cada aminoácido.
H
|
H₂N – C – COOH
|
R
grupo amino grupo ácido
Las proteínas de los seres vivos están formadas por 20 aminoácidos. Entre ellos están la glicina (el más sencillo, con R = H), la alanina, la valina, la leucina, el triptófano, la tirosina, la cisteína (con azufre), el ácido glutámico y la asparagina.
- Aminoácidos esenciales: el cuerpo humano no puede fabricarlos y debe obtenerlos de los alimentos. En el adulto son nueve: fenilalanina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptófano y valina.
- No esenciales: el cuerpo los sintetiza.
Enlace peptídico
Dos aminoácidos se unen cuando el grupo carboxilo de uno reacciona con el grupo amino del otro y se libera una molécula de agua. El enlace que se forma (C–N) es el enlace peptídico.
Muchos aminoácidos unidos forman un polipéptido; una o varias cadenas plegadas forman una proteína.
Proteínas
Están formadas por C, H, O y N, y muchas contienen además S, P o Fe. Son las moléculas orgánicas más abundantes en la célula: cerca del 50 % de su peso seco.
Niveles de estructura
- Primaria: la secuencia de aminoácidos.
- Secundaria: el plegamiento en hélice alfa o en lámina beta, sostenido por puentes de hidrógeno.
- Terciaria: el plegamiento tridimensional completo de la cadena.
- Cuaternaria: la unión de varias cadenas, como en la hemoglobina (cuatro cadenas).
La forma de una proteína determina su función: si cambia un solo aminoácido, la proteína puede dejar de funcionar. En la anemia falciforme, un aminoácido distinto en la hemoglobina deforma los glóbulos rojos.
Clasificación
| Criterio | Tipo | Características y ejemplos |
|---|---|---|
| Forma | Fibrosas | Alargadas, insolubles, de sostén: queratina (pelo, uñas), colágeno (tendones, piel, hueso) |
| Globulares | Esféricas y solubles: enzimas, anticuerpos, hemoglobina | |
| Composición | Simples | Solo aminoácidos: albúmina (clara de huevo), globulinas, colágeno |
| Conjugadas | Aminoácidos + un grupo no proteico (grupo prostético): hemoglobina (con hierro), nucleoproteínas, glucoproteínas, lipoproteínas |
Funciones
| Función | Ejemplos |
|---|---|
| Estructural | Colágeno, queratina, elastina |
| Catalítica (enzimas) | Amilasa, pepsina, lipasa |
| Hormonal | Insulina, hormona del crecimiento, oxitocina |
| Defensa | Anticuerpos (inmunoglobulinas) |
| Transporte | Hemoglobina (oxígeno), proteínas de membrana |
| Contráctil (movimiento) | Actina y miosina de los músculos |
| Coagulación | Fibrinógeno y fibrina |
| Reserva | Albúmina, caseína de la leche, ferritina (almacena hierro) |
| Empaquetamiento del ADN | Histonas |
Desnaturalización
El calor, los cambios de pH, el alcohol o los metales pesados pueden romper los enlaces que mantienen la forma de una proteína, que pierde su estructura y su función: se desnaturaliza. Es lo que ocurre cuando la clara de huevo se vuelve blanca y sólida al cocinarse. Una fiebre muy alta puede desnaturalizar proteínas del cuerpo, por eso es peligrosa.
Ácidos nucleicos
Son polímeros de nucleótidos. Cada nucleótido tiene tres partes:
- Un azúcar de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa).
- Un grupo fosfato.
- Una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracilo (U).
| ADN (ácido desoxirribonucleico) | ARN (ácido ribonucleico) | |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, G, C, T | A, G, C, U |
| Estructura | Doble cadena (doble hélice) | Una sola cadena |
| Función | Guarda la información genética | Interviene en la síntesis de proteínas |
Su estructura y función se estudian a fondo en la clase de ciclo celular, ADN y ARN. Otro nucleótido muy importante es el ATP, la «moneda» de energía de la célula.
Vitaminas
Son compuestos orgánicos que el cuerpo necesita en cantidades muy pequeñas y que en general no puede fabricar. No aportan energía, pero muchas funcionan como coenzimas: ayudan a las enzimas a catalizar reacciones. Su falta causa enfermedades por deficiencia (avitaminosis).
| Vitamina | Tipo | Función | Deficiencia |
|---|---|---|---|
| B1 (tiamina) | Hidrosoluble | Coenzima en la obtención de energía de los carbohidratos | Beriberi (daño nervioso y cardiaco) |
| B2 (riboflavina) | Hidrosoluble | Forma coenzimas (FAD) del transporte de electrones | Grietas en labios y piel (queilosis) |
| B3 (niacina) | Hidrosoluble | Forma las coenzimas NAD y NADP | Pelagra (piel, digestión y sistema nervioso) |
| B6 (piridoxina) | Hidrosoluble | Metabolismo de aminoácidos | Trastornos nerviosos, irritabilidad |
| B9 (ácido fólico) | Hidrosoluble | Síntesis de ADN y división celular | Anemia; defectos del tubo neural en el embrión |
| B12 (cobalamina) | Hidrosoluble | Maduración de los glóbulos rojos | Anemia perniciosa |
| C (ácido ascórbico) | Hidrosoluble | Síntesis de colágeno, antioxidante | Escorbuto (sangrado de encías, mala cicatrización) |
| A (retinol) | Liposoluble | Pigmentos visuales, piel y mucosas | Ceguera nocturna, xeroftalmia |
| D (calciferol) | Liposoluble | Absorción de calcio, formación de huesos | Raquitismo (niños), osteomalacia (adultos) |
| E (tocoferol) | Liposoluble | Antioxidante, protege las membranas | Fragilidad de los glóbulos rojos |
| K (filoquinona) | Liposoluble | Síntesis de factores de coagulación | Hemorragias |
- Las hidrosolubles (grupo B y C) se disuelven en agua, no se almacenan y se eliminan por la orina, así que deben consumirse a diario.
- Las liposolubles (A, D, E, K) se disuelven en grasas y se almacenan en el hígado y el tejido adiposo; su exceso puede ser tóxico.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué grupos químicos tienen todos los aminoácidos?
Un grupo amino () y un grupo carboxilo (), además de un hidrógeno y un grupo R variable.
2. ¿Qué función tiene la hemoglobina?
De transporte: lleva el oxígeno de los pulmones a los tejidos.
3. ¿Qué vitamina falta en el escorbuto?
La vitamina C (ácido ascórbico).
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de la célula y biomoléculas
Referencias
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- Higashida, B. Y. (2005). Ciencias de la salud (5.ª ed.). McGraw-Hill.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
