Las proteínas son polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones. Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Las fuentes dietéticas de proteínas incluyen carne, huevos, legumbres, frutos secos, cereales, verduras y productos lácteos tales como queso o yogurt. Tanto las fuentes proteínas animales como las vegetales poseen los 20 aminoácidos necesarios para la alimentación humana.

Debido a sus funciones, se pueden clasificar en:

1. Catálisis

Está formado por enzimas proteicas que se encargan de realizar reacciones químicas de una manera más rápida y eficiente. Procesos que resultan de suma importancia para el organismo. Por ejemplo la pepsina, esta enzima se encuentra en el sistema digestivo y se encarga de degradar los alimentos.

2. Reguladoras

Las hormonas son un tipo de proteínas las cuales ayudan a que exista un equilibrio entre las funciones que realiza el cuerpo. Tal es el caso de la insulina que se encarga de regular la glucosa que se encuentra en la sangre.

3. Estructural

Este tipo de proteínas tienen la función de dar resistencia y elasticidad que permite formar tejidos así como la de dar soporte a otras estructuras. Este es el caso de la tubulina que se encuentra en el citoesqueleto.

4. Defensiva

Son las encargadas de defender al organismo. Glicoproteínas que se encargan de producir inmunoglobulinas que defienden al organismo contra cuerpos extraños, o la queratina que protege la piel, así como el fibrinógeno y protrombina que forman coágulos.

5. Transporte

La función de estas proteínas es llevar sustancias a través de todo el organismo donde son requeridas. Proteínas como la hemoglobina que lleva el oxígeno por medio de la sangre.

6. Receptoras

Este tipo de proteínas se encuentran en la membrana celular y llevan a cabo la función de recibir señales para que la célula pueda realizar su función. La acetilcolina que recibe señales para producir la contracción.

Por su estructura:

La estructura primaria es la forma de organización más básica de las proteínas. Está determinada por el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados por medio de enlaces peptídicos. Las cadenas laterales de los aminoácidos se extienden a partir de una cadena principal.

La estructura secundaria de las proteínas es el plegamiento regular local entre residuos aminoacídicos cercanos de la cadena polipeptídica. Se adopta gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos carbonilo (-CO-) y amino (-NH-) de los carbonos involucrados en las uniones peptídicas de aminoácidos cercanos en la cadena.

En la estructura terciaria, generalmente los aminoácidos apolares se sitúan hacia el interior de la proteína y los polares hacia el exterior, de manera que puedan interactuar con el agua circundante.

Estructura cuaternaria: En cuanto a los niveles de la estructura de las proteínas, puede tener de forma más amplia que lo normal. Comprende la gama de aquellas proteínas que constan con más de una cadena polipeptídica.

Según su forma:

Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina, colágeno y fibrina.

Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares.

Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos).

Bases Moleculares de la Herencia

Historia de la genética molecular

• 1869 – Miescher: Descubrió la nucleína, lo que más adelante sería ADN.
• 1882 – Walter Flemming: Tiñó el núcleo y observó lo que denominó cromatinas.
• 1904 – William Bateson y Punet: Descubrieron el ligamento cromosómico, y usó el término genética.
• 1908 – Archibald Garrod: Propuso la relación entre el material genético y el metabolismo del cuerpo.
• 1913 – Alfred Stucervant: Realizó el primer mapeo de un cromosoma, encontró uno de los ligamentos de Drosophila.
• 1928 – Frederick Griffiths: dedujo que existe un “principio transformador”.
• 1935 – Andrei Nikholaevitch: Aisló ADN puro por primera vez.
• 1940 – George Beadle y Edward Tatum: Hallaron la relación gen-enzima.
• 1944 – Avery, McLeod y McCarthy: Comprobaron que el principio transformador de Griffiths era el ADN.
• 1950 – Erwin Chargaff: Encontró que las proporciones de timina y adenina eran iguales en el segmento ADN.
• 1952 – Hershey y Chase: Comprobaron que el ADN es el material genético.
• 1953 – Rosalind Frankin: Hace cristalografía por difracción de rayos X del ADN; su trabajo es básico para el descubrimiento de la estructura del ADN.
• 1953 – Watson y Crick: Proponen la estructura de doble hélice del ADN.

Estructura de los Ácidos nucléicos (ADN – ARN)

Los ácidos nucleicos consisten en subunidades de nucleótidos que son unidades moleculares consistentes en:

• Un azúcar de cinco carbonos sea la ribosa o la desoxirribosa
• Un grupo fosfato
• Una base nitrogenada que es un compuesto anular que contiene nitrógeno pudiendo ser una purina de doble anillo.

La estructura del ácido nucleico se refiere a la morfología de ácidos nucleicos como el ADN y el ARN. En 1953 Francis Crick y James Watson en un célebre artículo publicado en la revista científica Nature dieron a conocer la primera descripción de la estructura del DNA. Los detalles de la estructura de los ácidos nucleicos permitieron revelar el código genético. Por lo general, se divide en cuatro niveles diferentes:

• La estructura primaria, que es la secuencia de bases nitrogenadas de cada una de las cadenas que componen el ADN.
• La estructura secundaria, que es el conjunto de interacciones entre las bases nitrogenadas, es decir, qué partes de las cadenas están vinculados uno al otro.
• La estructura terciaria – la ubicación de los átomos en el espacio tridimensional, teniendo en cuenta las limitaciones geométricas y estéricas.
• La estructura cuaternaria, que es la organización de más alto nivel del ADN en la cromatina, o las interacciones entre las unidades de ARN en el ribosoma o espliceosoma.

Duplicación del ADN

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más “clones” de la primera.

• La Hipótesis conservativa. propone que cada hebra de la molécula de ADN original (parental) sirve de molde para sintetizar una hebra hija complementaria. Después que las dos hebras hijas se han sintetizado, estas se unen entre si y forman la nueva molécula de doble hélice, y se guarda la original.
• La Hipótesis Dispersiva. propone que cada cadena de la molécula de ADN se duplica en forma mixta, y al final las hebras resultantes son una mezcla de fragmentos resultantes de la molécula de ADN y nuevos fragmentos que se sintetizaron en el proceso.
• La Hipótesis Semiconservativa. propone que cada hebra de la molecula parental sirve de molde para la síntesis de una cadena complementaria hija. Durante el proceso las hebras nuevas quedan unidas a las hebras parentales y se forman dos moléculas de ADN idénticas, cada una con un hebra parental hija.