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Proteínas y ácidos nucleicos

Las proteínas se construyen a través de una acción intrincada diseñada y llevada a cabo por los ácidos nucleicos, ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). El proceso se conoce como biosíntesis de proteínas e implica la construcción de cadenas de proteínas a partir de aminoácidos individuales en una secuencia particular.

Los aminoácidos son producidos por el cuerpo o ingeridos en la dieta. Se clasifican en tres grupos diferentes: esenciales, no esenciales y condicionalmente esenciales. Sin embargo, estas categorías se crearon en la primera mitad del siglo XIX y, aunque todavía se utilizan para distinguir los distintos componentes básicos de las proteínas, no están particularmente bien nombradas. Los estudios actuales tienden a considerar cada aminoácido en términos de función, fuente y valor nutricional.

Aminoácidos esenciales (aminoácidos indispensables)

Los nueve aminoácidos esenciales deben provenir de fuentes dietéticas. Estos son histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Sin embargo, ahora ha quedado claro que el cuerpo puede sintetizar metionina, leucina, isoleucina, valina y fenilanina a partir de moléculas análogas cuando sea necesario.

Aminoácidos no esenciales (aminoácidos prescindibles)

Los once aminoácidos no esenciales se producen principalmente en el cuerpo. En humanos, estos son alanina, asparagina, ácido aspártico, cisteína, ácido glutámico, glutamina, glicina, ornitina, prolina, serina y tirosina. Algunos de ellos dependen de la disponibilidad de aminoácidos esenciales en la dieta que actúan como precursores de formas no esenciales.

Aminoácidos condicionalmente esenciales

Los aminoácidos condicionalmente esenciales se agrupan para definir una posible carencia en el entorno celular, ya sea debido a una dieta poco saludable o un estado físico en el que se necesitan mayores cantidades de estos aminoácidos generalmente no esenciales, como durante la infancia, el embarazo y la enfermedad. Este grupo incluye arginina, cisteína, glutamina, tirosina, glicina, ornitina, prolina y serina; La arginina es esencial para los jóvenes, pero ya no es necesaria una vez finalizado el período de desarrollo. Por lo tanto, se considera esencial «condicionalmente».

Selenocisteína y pirrolisina

La selenocisteína y la pirrolisina no suelen incluirse en la lista actual de veinte aminoácidos. De hecho, hay veintidós aminoácidos y no veinte como se pensaba anteriormente. Esto se debe a que estos dos aminoácidos no solo se encuentran en cantidades muy pequeñas; no se utilizan para sintetizar proteínas. En cambio, funcionan como señales de parada de codones.

Estructura de aminoácidos

Todos los aminoácidos tienen un átomo de carbono alfa central al que se une un grupo carboxilo (COOH), un átomo de hidrógeno (H), un grupo amina (NH 2 ) y una cadena lateral de radical funcional y variable que define de qué aminoácido es. La forma más básica de aminoácido es la glicina (C 2 H 5 NO 2 ), que tiene una cadena lateral que consta de un solo átomo de hidrógeno, como se muestra a continuación.

Glicina

Alternativamente, el triptófano (C 11 H 12 N 2 O 2 ) es el aminoácido más grande. Esta molécula compleja se puede ver a continuación.

Triptófano

Papel de las proteínas

La vida no sería posible sin proteínas. Desempeñan papeles esenciales en todos los organismos vivos. Cada anticuerpo, enzima y mensajero químico se crea a partir de proteínas. La proteína también es necesaria para proporcionar, mantener y reparar el marco y la estructura anatómicos, desde el nivel celular hasta el del sistema musculoesquelético. Actúan como moléculas de unión y moléculas portadoras que permiten el transporte y almacenamiento de átomos y moléculas en todo el cuerpo. 

Descomponen compuestos más grandes en productos de desecho, son responsables de los ingredientes de la reproducción, regulan la homeostasis y metabolismo, mantienen los valores de pH y el equilibrio de líquidos, y proporcionan energía. Cada proteína es la combinación de una secuencia específica de aminoácidos, construida de acuerdo con el modelo contenido dentro del ADN. Este código debe extraerse, decodificarse y transportarse a unidades de fabricación de proteínas celulares llamadas ribosomas mediante diversas formas de ácido ribonucleico.

La formación de proteínas a través de ácidos nucleicos: expresión génica

El proceso de expresión génica es una combinación de transcripción y traducción, donde una secuencia de código de ADN proporciona la información necesaria para construir una nueva molécula de proteína a partir de materiales celulares disponibles.

La transcripción consta de tres fases. Durante la iniciación, la ARN polimerasa (una enzima) se une a una secuencia «promotora» que indica el inicio de la sección del gen que se va a copiar. Unida al promotor, la ARN polimerasa corta los enlaces de hidrógeno débiles entre cada par de bases nitrogenadas y esencialmente descomprime la doble hebra de ADNEl alargamiento es el siguiente paso, donde los nucleótidos de ARN suministran pares de bases nitrogenados apropiados. Por ejemplo, si la secuencia de ADN consta de las bases adenina, timina, guanina, adenina, citosina, timina (TGACT), la copia de ARN de esta secuencia implementará adenina, citosina, uracilo, guanina, adenina (ACUGA). La fase final de la transcripción esterminación que, como su nombre indica, es el final del proceso. Guiada por una secuencia de terminación en el ADN, la hebra de ARN recién fabricado se desprende del ADN.

La hebra resultante de ADN copiado se llama ARN mensajero. Esta hebra tiene un casquete y una cola distintivos y es reconocida por complejos de poros en el núcleo, que le permiten salir del núcleo y entrar en el citoplasma.

Producción de cadena de ARNm
Producción de cadena de ARNm

El ARN de transferencia ( ARNt ) se encuentra principalmente dentro del citoplasma celular. En presencia de ARNm, el ARNt se une a un aminoácido libre singular. Qué aminoácido es este, está regulado por la secuencia de las tres bases nitrogenadas de cada ARNt, también conocido como codón. Las subunidades de ribosoma ahora se unen al comienzo de la cadena de ARNm. Los ribosomas proporcionan el marco sobre el cual los codones de tRNA coinciden con cada conjunto de tres bases nitrogenadas en el mRNA. Esto crea una cadena secuenciada de aminoácidos, una proteína, creada según una receta específica proporcionada originalmente por el ADN. Un codón de terminación indica el final del proceso de traducción, donde un código genético se traduce en una proteína.

Diagrama de traducción de ARN
Diagrama de traducción de ARN

Descubre además los aminoacidos.

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