Proteínas y ácidos nucleicos: monómeros, fuentes dietéticas y usos

Publicado el 25 enero, 2022 por Rodrigo Ricardo

Ácidos nucleicos y nucleótidos

El material genético está codificado por ácido desoxirribonucleico (ADN) . El ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm), que luego se traduce en una proteína. La unidad básica de ADN y ARN son los nucleótidos . Existen cuatro nucleótidos en el ADN y el ARN:

Adenina (A)
Guanina (G)
Citosina (C)
Timina (T, ADN) / uracilo (U, ARN).

En el ADN, A se vinculará con T y C se vinculará con G.

La cadena de ARNm que resulta de la transcripción es idéntica al ADN, excepto que las Ts se convierten en uracilo (U) en el ARNm. El ADN y el ARN tienen cuatro niveles de estructura química: primario, secundario, terciario y cuaternario. La estructura primaria del ADN o ARN se produce cuando los nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster. Cada nucleótido tiene tres porciones:

Base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina-ADN / uracilo-ARN)
Azúcar de 5 carbonos – desoxirribosa para ADN o ribosa para ARN
Uno o más grupos fosfato

La adenina y la guanina son purinas. La citosina, la timina y el uracilo son pirimidinas. Las purinas forman un enlace glicosídico entre su nitrógeno 9 y su grupo 1-OH, mientras que las pirimidinas tienen un enlace entre su nitrógeno 1 y su grupo 1-OH. Todos los nucleótidos tienen un grupo fosfato, que forma un enlace éster con la desoxirribosa o el azúcar ribosa. Los enlaces fosfodiéster entre los carbonos 5 ‘y 3’ dan como resultado la formación de ácidos nucleicos, que es el orden de los nucleótidos desde el extremo 5 ‘al 3’.

La estructura secundaria del ADN resulta de interacciones entre nucleótidos. Las cadenas dobles de ADN están unidas por enlaces de hidrógeno con los nucleótidos de una cadena a los nucleótidos de la otra cadena. Las purinas se unen a pirimidinas, por ejemplo, G se empareja con C y A se empareja con T o U para el ARN. Este emparejamiento da como resultado la clásica doble hélice del ADN. La estructura secundaria del ARN se basa en una sola cadena de polinucleótidos. Sin embargo, el apareamiento de nucleótidos puede ocurrir dentro de esta hebra única.

La estructura terciaria indica la estructura 3D del ADN en función de las siguientes propiedades:

Zurdos / diestros de la doble hélice del ADN
Longitud de giro de una hélice
Cuántos pares de nucleótidos ocurren en un solo turno.
Variaciones de tamaño en los surcos mayor y menor del ADN

La estructura cuaternaria del ADN resulta de la unión de otros compuestos químicos, como proteínas histonas y no histonas. El ARN tiene otras interacciones proteicas que forman la estructura cuaternaria.

Este diagrama compara las estructuras químicas del ADN y el ARN.

Aminoácidos y Proteínas

Los aminoácidos son las unidades primarias de la proteína y cada una contiene una amina (-NH2), grupos carboxilo (-COOH) y una cadena lateral (grupo R) que pueden ser ácidas, básicas o neutras según el aminoácido.

Los aminoácidos se pueden clasificar según:

Polaridad
Cadena lateral R (ácida, neutra, básica)
Composición química del grupo R (alifático, acíclico, aromático o que contiene hidroxilo o azufre)

Los aminoácidos se unen para formar péptidos y proteínas . En estas estructuras bioquímicas más complejas, el grupo amina de un aminoácido y el ácido carboxílico de otro aminoácido reaccionan para formar enlaces amida y agua. Las proteínas deben contener al menos 31 o más aminoácidos. Las proteínas pueden variar según las estructuras 3D, según lo determinado por sus aminoácidos individuales, que incluyen:

Enlaces de hidrógeno
Interacciones iónicas
las fuerzas de van der Waals
Embalaje hidrofóbico

La estructura de las proteínas se clasifica según las siguientes disposiciones:

Primario: determinado por la secuencia de aminoácidos.
Secundario: debido a subestructuras dentro de la cadena polipeptídica con dos tipos principales que ocurren en animales: hélice alfa y hojas beta.
Terciario: la estructura 3D de las moléculas de proteínas monoméricas y multiméricas.
Cuaternario: estructura 3D + agregación de dos o más cadenas polipeptídicas individuales que se unen para actuar como una proteína multimérica funcional única.

Este diagrama muestra los diferentes niveles de estructura química de las proteínas, incluidos primario, secundario, terciario y cuaternario.

Traducción de ADN y proteínas

El ADN se transcribe a ARNm que, a su vez, se traduce en el citoplasma a una proteína. La traducción se produce debido a un codón triplete degenerativo , donde tres nucleótidos codifican un solo aminoácido. Más de un codón triplete codificará un solo aminoácido. Todos los genes contienen un codón de inicio (ATG en el ADN, AUG en el ARNm), que sigue a la región promotora, y este codifica la metionina. El extremo 3 ‘del ADN puede contener uno de los cuatro posibles codones de parada, que finaliza la traducción.

Fuentes dietéticas de proteínas

Las proteínas están presentes en una amplia gama de alimentos animales y vegetales. En los EE. UU., Los productos alimenticios de origen animal son la principal fuente de proteínas. Sin embargo, los productos vegetales representan la principal fuente de proteínas a escala mundial. En África, los insectos contribuyen al menos a la mitad de todas las fuentes de proteínas.

Los productos de origen animal que están enriquecidos en proteínas incluyen carne, lácteos, huevos, pescado, queso y otros productos lácteos. Los productos de origen vegetal que contienen altas cantidades de proteínas incluyen nueces, semillas, frutas, soja, soja, lentejas, frijoles, lentejas, frijoles blancos, garbanzos, habas, almendras, nueces de Brasil, anacardos, nueces, nueces y varias semillas. (pipas de calabaza, sésamo y girasol). La suplementación con proteínas no es necesaria en personas que consumen una dieta equilibrada.

Condiciones en las que se utilizan proteínas como fuente de energía

Las proteínas pueden proporcionar una fuente de energía importante, ya que pueden producir tanta densidad energética como los carbohidratos (4 kcal / gramo). En comparación, los lípidos aportan 9 kcal / gramo. Sin embargo, la proteína generalmente no se usa como fuente de energía a menos que se esté muriendo de hambre, o si el individuo no consume suficientes calorías de otros nutrientes o de las grasas almacenadas en el cuerpo. Cuando se consume un exceso de proteína, generalmente se metaboliza y almacena como grasas. La proteína que se almacena en el cuerpo generalmente es necesaria para varios tejidos, incluido el músculo. Por lo tanto, el metabolismo de las reservas de proteínas existentes para generar energía compromete los tejidos existentes y puede dar lugar a otras complicaciones. Por ejemplo, la proteína es necesaria para producir albúmina, que es una proteína circulante importante que ayuda a aumentar la presión osmótica dentro de la sangre y, por lo tanto, retenga líquido en este compartimento. Las reducciones en la albúmina y otras proteínas circulantes pueden provocar que el agua salga de la vasculatura hacia las cavidades corporales, como la acumulación de líquido en el abdomen (llamada ascitis). Las proteínas también son necesarias para producir globulinas que son importantes para los anticuerpos y la defensa inmunológica. Por lo tanto, las reducciones de proteínas también pueden provocar que dichos individuos se vuelvan inmunodeprimidos. Por todas estas razones, la proteína es generalmente el último nutriente que se quema para proporcionar energía. las reducciones de proteínas también pueden provocar que estos individuos se vuelvan inmunodeprimidos. Por todas estas razones, la proteína es generalmente el último nutriente que se quema para proporcionar energía. las reducciones de proteínas también pueden provocar que estos individuos se vuelvan inmunodeprimidos. Por todas estas razones, la proteína es generalmente el último nutriente que se quema para proporcionar energía.

Resumen de la lección

El ácido desoxirribonucleico (ADN) determina nuestro perfil genético. El ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm). El ARNm se parece al ADN, excepto que las Ts se convierten en uracilo (Us) en el ARNm. El ADN y el ARN se pueden definir por cuatro niveles de estructura química: primario, secundario, terciario y cuaternario que están determinados por los nucleótidos individuales y cómo se emparejan de bases con otros nucleótidos. Los aminoácidos forman las unidades primarias de las proteínas. Los aminoácidos se unen para formar péptidos y proteínas.. Las proteínas deben tener al menos 31 o más aminoácidos. Las proteínas pueden variar según las estructuras 3D, según lo determinado por sus aminoácidos individuales. Al igual que con los ácidos nucleicos, existen al menos cuatro niveles de estructura química para las proteínas. El ARNm se traduce en el citoplasma a una proteína. La traducción se debe a un codón triple degenerativo , donde tres nucleótidos codifican un solo aminoácido.

Las proteínas se pueden ingerir en varios productos de origen vegetal y animal, que incluyen carne, pescado, insectos, nueces, semillas, frijoles, soja y productos lácteos. Si bien las proteínas pueden producir la misma cantidad de energía que los carbohidratos, generalmente no se metabolizan para proporcionar energía, ya que esto podría comprometer la salud del individuo. Además, el exceso de proteínas generalmente se metaboliza y almacena como lípidos.