COMO MOLÉCULA ORGÁNICA

ADNRealizaremos una primera aproximación al estudio de las células, comencemos con un análisis grosero que nos dará una idea de las distintas moléculas que la forman.
Si trituramos un tejido en frío, por ejemplo, tejido muscular o hepático, con un ácido diluido y con ayuda de un mortero, obtendremos, en principio. una suspensión. Esa suspensión se puede filtrar, sepasrando las sustancias solubles de las insolubles. En la parte soluble quedarán las sustancias de bajo peso molecular (menor de 10.000) que se encuentran en solución en el tejido. Estas sustancias son iones inorgánicos (K+, Na+, Ca++, Mg++, Cl- y P). Entre los compuestos orgánicos, podemos encontrar pequeñas moléculas como los azúcares, ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos. Por otra parte, en el residuo insoluble, de consistencia pastosa, quedarán las sustancias de elevado peso molecular (hasta de varios millones). Estas moléculas gigantes, las macromoléculas, son los polisacáridos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Para poder caracterizar las macromoléculas, analizaremos las propiedades químicas de sus componentes, que se pueden organizar en cuatro familias de pequeñas moléculas.
Sabemos que los azúcares, los ácidos grasos, los aminoácidos y los nucleótidos son cuatro familias de importancia central en la bioquímica. Su estructura, así como las propiedades derivadas de ellas, son características. Sin embargo, dentro de cada uno de estos grupos existe una gran variedad de moléculas distintas.
Las moléculas a las que nos referimos se pueden encontrar libres en el citoplasma funcionando como intermediarios de reacciones químicas que capturan la energía derivada del alimento y la preservan para necesidades futuras. También se encuentran asociadas formando las macromoléculas, que constituyen estructuras de vital importancia para el funcionamiento y perpetuación de la célula.

Los azúcares
El representante por excelencia de este grupo es la glucosa, cuya estructura, en algunas de sus diversas configuraciones, se puede ver en la figura 2.4. La glucosa es el monosacárido más abundante, constituye el combustible principal de la mayor parte de los organismos y es también la unidad estructural básica de polisacáridos de reserva como la celulosa y el almidón.

Estructuralmente, los azúcares se pueden encontrar tanto en su forma abierta como cerrada. En el primer caso, las moléculas presentan varios oxhidrilos y un aldehído o una cetona libres. Estos grupos funcionales juegan un papel muy importante, ya que les permiten, por ejemplo, reaccionar con un grupo oxhidrilo de la misma molécula para formar un anillo. Una vez formado dicho anillo, el carbono involucrado en esa unión adquiere la capacidad de unir- se a átomos de carbono de otra molécula de azúcar, formando así un disacárido o polímeros como oligo o polisacáridos. Las uniones que se establecen entre azúcares se denominan glucosídicas.

Los aminoácidos
Los aminoácidos son moléculas centrales para el funcionamiento de las células, ya que constituyen las proteínas que -en definitiva- son las que rigen el funcionamiento de la maquinaria celular. Existen muchos aminoácidos que, si bien no forman parte de las proteínas, cumplen importantes funciones biológicas, actuando en su mayoría como intermediarios del metabolismo.
Todos comparten una estructura común: un carbono central (a), además de un grupo carboxilo y uno amino, involucrados en las uniones a otros aminoácidos. Sin embargo, la diversidad de cadenas laterales que se les pueden adosar permite la existencia de los veinte aminoácidos distintos. Estas cadenas laterales confieren a los aminoácidos -y a las proteínas que éstos forman- distintas propiedades. Las cadenas laterales pueden ser diferentes en carga y polaridad. Se las puede clasificar en:
1- No polares (hidrofóbicas);
2- polares pero no cargadas;
3- cargadas positivamente (básicas);
4- cargadas negativantente (ácidas).
Los aminoácidos se unen cabeza con cola por medio de enlaces peptídicos entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del otro. Dependiendo de la composición de aminoácidos, y del tipo de cadena lateral que éstos tengan, las proteínas varían en su reactividad y función.
Como ya mencionamos, los aminoácidos, al agruparse en determinadas secuencias, forman proteínas de diversa estructura y función. El ordenamiento en una secuencia se denomina estructura primaria de las proteínas. Los veinte aminoácidos que aparecen en los seres vivos constituyen otro buen ejemplo de accidente evolutivo, ya que partiendo de una misma estructura básica, el número de combinaciones diferentes posibles es mucho mayor que veinte.
Dependiendo de la cantidad de aminoácidos involucrados, se forman oligopéptidos o polipéptidos. Como consecuencia de la interacción de sus residuos hidrofóbicos con el agua, las moléculas lineales se pliegan sobre sí mismas y es la conformación espacial de las proteínas la que determina su función. Además las moléculas de proteínas pueden combinarse actuando como subunidades de moléculas regulatorias más complejas, o asociarse a otro tipo de macromoléculas.
Tanto las proteínas de función estructural como las de función regulatoria (por ejemplo las enzimas), son indispensables para el desarrollo de la vida. Las enzimas son las encargadas de regular procesos tan diversos como la expresión génica, la síntesis de proteínas, la degradación y síntesis de biomoléculas y la división celular. Nos ocuparemos de ellas en las distintas secciones en que se vean involucradas.

Los nucleótidos
Estas pequeñas moléculas son las subunidades que forman los ácidos nucleicos. Los nucleótidos del
ADN, al polimerizarse, constituyen los genes, en cuya secuencia se almacena la información referente a todas las funciones y características de las células. La estructura de doble cadena del ADN resulta clave para la transmisión fiel de la información genética a la descendencia durante la división celular. Asimismo, el plegamiento espacial de las moléculas de ADN, en interacción con sus proteínas asociadas, resulta clave para la regulación temporal de procesos como la duplicación y lectura de la información contenida en los genes. Por otra parte, la transcripción de la información a secuencias de nucleótidos de ARN mensajero, junto con la síntesis de otros tipos de ácidos nucleicos, como el ARN de transferencia y el ARN ribosomal, posibilita la construcción de proteínas en el citoplasma y, en consecuencia, todos los procesos que dependen de esas moléculas. En la sección dedicada al flujo de información volveremos a ocuparnos de la importancia de estas moléculas. Los nucleótidos, además de formar los ácidos nucleicos, cumplen también una importante función como transportadores de energía química dentro de la célula. como es el caso de la molécula de adenosín tri-fosfato (ATP). Algunos desempeñan un papel fundamental en la transferencia de grupos químicos entre moléculas, tales como átomos de hidrógeno en el caso del nicotín adenina dinucleótido (NAD) o el nicotín adenina dinucleótido fosfato (NADP). Otros pueden transferir residuos de azúcar.
Algunos nucleótidos, como por ejemplo el adenosín monofosfato cíclico (AMPc), constituyen importantes mensajeros dentro del citoplasma, controlando reacciones químicas intracelulares en relación a mensajes entre células.

Los ácidos grasos
Los ácidos grasos, como los azúcares, son una importante fuente de energía para las células y constituyen su principal sustancia de reserva. Son almacena dos en el citoplasma en forma de gotas de moléculas de triglicéridos que pueden ser degradadas a sustancias más simples que entran al metabolismo y liberan gran cantidad de energía.
Sin embargo, el papel más importante de los ácidos grasos es estructural, va que constituyen, junto a otros lípidos, uno de los componentes básicos de las membranas.
Los ácidos grasos tienen una estructura particular que les confiere características especiales: las denominadas propiedades anfipáticas. Esto se refiere a que una parte de la molécula -el grupo ácido- tiene propiedades hidrofílica, y otra parte -la cadena hidrocarbonada- propiedades hidrofóbicas. Como veremos más adelante. estas propiedades juegan un papel fundamental en el ensamblaje de las membranas.