Biocatalizadores

Sustancias que, aunque no se consumen durante las reacciones, intervienen de alguna manera favoreciéndolas. Se pueden considerar como biocatalizadoras a:

• Hormonas: Desencadenan una serie de reacciones como respuesta a un determinado estímulo. Por ejemplo, la secreción de adrenalina desencadena reacciones tales como el aumento del ritmo cardíaco.
• Vitaminas: Son imprescindibles para que se lleven a cabo determinados procesos bioquímicos.
• Oligoelementos: Suelen actuar como cofactores de muchas enzimas, que requieren su presencia para llevar a cabo la acción catalítica.
• Enzimas: Son biocatalizadores propiamente dichos, y su acción consiste en la aceleración de una reacción concreta gracias a que disminuyen la energía de activación.

Las Enzimas

Son proteínas que catalizan las reacciones metabólicas disminuyendo la energía de activación. Se pueden clasificar en:

• Simples: En cuyo caso solo constan de aminoácidos.
• Conjugadas: Denominándose holoenzimas, que constan de:
  • Un grupo proteico (apoenzima)
  • Un grupo prostético, que puede ser un oligoelemento (cofactor) o una biomolécula más compleja (coenzima).

Energía de Activación

Es la necesaria para que la reacción comience. Existen dos tipos de reacciones según la energía libre de los estados inicial y final:

• Endotérmicas: El estado final es más energético (más inestable) que el inicial. En este caso, la reacción consume energía.
• Exotérmicas: El estado final es menos energético (más estable) que el inicial. En el transcurso de la reacción se desprende energía.

Las enzimas lo que hacen es disminuir la energía de activación de una reacción, haciendo posible que ocurran con gran velocidad.

Factores que Afectan a la Actividad Enzimática

1. El pH: Cada enzima tiene un pH óptimo para actuar. Las variaciones con respecto a este pH óptimo hacen disminuir la capacidad catalítica de la enzima, hasta el punto que se puede llegar a desnaturalizar la enzima.
2. La temperatura: Al aumentar, aumenta la actividad de la enzima, puesto que el calor aporta la energía de activación necesaria para comenzar la reacción. Si se aumenta demasiado se puede desnaturalizar la enzima, y por tanto pierde su funcionalidad. A bajas temperaturas la actividad también se reduce, y también a una cierta temperatura puede desnaturalizar la enzima.

Los Ácidos Nucleicos

Están formados por tres tipos de componentes:

1. Una pentosa, que puede ser ribosa (β-D-ribofuranosa) o desoxirribosa (β-D-desoxirribofuranosa), según sea ARN o ADN.
2. Una base nitrogenada, que puede ser derivada de la purina o de la pirimidina.
3. Una molécula de ácido fosfórico.

La unión de una base con la pentosa forma un nucleósido, y la unión de un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico forma un nucleótido. A su vez, la unión de muchos nucleótidos entre sí dan lugar a la unión de varios nucleótidos.

• Nucleósidos: Pentosa y una base nitrogenada. El nitrógeno es el nitrógeno 1 en las bases pirimidínicas.
• Nucleótidos: Son resultado de la esterificación de la pentosa de un nucleósido con ácido fosfórico.

Propiedades del ADN

• Está compuesto de nucleótidos que se forman al unirse la desoxirribosa, el ácido fosfórico y una de las cuatro bases nitrogenadas: A, T, G, C. La secuencia en la que se van alternando estos cuatro nucleótidos es de gran importancia, puesto que determina exactamente el mensaje o información genética. Por tanto, la secuencia de bases del ADN es diferente entre las distintas especies, es una molécula específica.
• Otra característica importante del ADN es su capacidad para autocopiarse, es decir, que una molécula de ADN puede generar copias de sí misma, mediante un proceso que se denomina replicación.

Modelo de la Doble Hélice

1. El ADN está constituido por dos cadenas de polinucleótidos enfrentados entre sí y enrolladas en espiral. Cada una de estas cadenas está constituida por las desoxirribosas y fosfatos que se van alternando, y a partir de ellas se proyectan las bases nitrogenadas hacia el interior, quedando en un plano perpendicular al eje de la hélice. Las bases de una y otra cadena quedan enfrentadas entre sí, de manera que se establecen puentes de hidrógeno que le dan una gran estabilidad a la estructura. Para ello es necesario que ambas bases sean complementarias, formando así una de estas dos parejas: adenina con timina y guanina con citosina.
2. Las dos cadenas son antiparalelas, poseen sentidos opuestos.
3. Ambas cadenas son coaxiales, comparten el mismo eje.
4. El enrollamiento es dextrohelicoidal, el giro es hacia la derecha.
5. El enrollamiento es plectonímico.

Funciones

El ADN se encuentra fundamentalmente en el núcleo de la célula, aunque también se encuentra en otros orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos. Su función es portar información genética. Cada gen está constituido por un cierto número de palabras de tres letras, siendo cada palabra un codón, y cada letra un nucleótido con su base correspondiente.

ARN

Es una macromolécula formada por la unión de ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo mediante enlaces fosfodiéster. Hay tres tipos:

1. ARN mensajero (ARNm): Es la copia de un gen del ADN, lleva la información para sintetizar una determinada proteína, y posteriormente pasa al citoplasma llevando el mensaje genético a los ribosomas para construir las proteínas. Existe una molécula de ARNm para cada gen, y cada codón del ADN será complementario al codón del ARNm. El proceso por el cual se sintetiza un ARNm se denomina transcripción, y el de la síntesis de una proteína se llama traducción.
2. ARN ribosómico (ARNr): Se encuentran en los ribosomas, cuya función es realizar la biosíntesis de proteínas. El ARNr está implicado en la fijación del ARNm sobre el ribosoma para efectuar la lectura del mensaje procedente del ADN.
3. ARN transferente (ARNt): En uno de los bucles se sitúa el anticodón o triplete de bases complementarias del codón de ARNm. Los ARNt se unen a los aminoácidos en el citoplasma y los transportan hasta los ribosomas. En ellos se van situando los ARNt ordenadamente sobre el ARNm, de esta manera también se van situando de forma ordenada los distintos aminoácidos que constituirán la proteína.

Nucleótidos y Derivados de Particular Interés Biológico

Los nucleótidos son la unidad fundamental a partir de la cual se construyen los ácidos nucleicos, sin embargo, algunos de estos nucleótidos tienen importantes funciones de forma independiente.

El ATP (adenosín trifosfato) está constituido por la ribosa, la adenina y, en lugar de uno, consta de tres fosfatos encadenados. El ATP puede liberarse de un fosfato formando ADP (adenosín difosfato) con desprendimiento de energía, pero también puede liberar dos fosfatos dando AMP (adenosín monofosfato) con desprendimiento de mayor cantidad de energía. Las reacciones inversas (formación de ATP) requieren de un aporte energético similar o un poco superior. De manera que durante la degradación de biomoléculas, por ejemplo, la glucosa, para producir energía, ésta no se utiliza directamente, sino que es empleada para formar ATP. El ATP y la energía desprendida es utilizada para el desarrollo de las funciones celulares.