Síntesis de una proteína y codigo genético

Para transformar un codigo lineal (secuencia de bases) en una información tridimensional (proteína). Se lee el ARN en segmentos de a tres bases (tripletes o codón) y cada secuencia de codones tiene asociado un significado en términos del aminoácido que se polimerizará. Así por ejemplo UUU significa que se debe unir fenilalanina, CAU significa que se debe unir una Histidina al aminoácido anterior, GAC significa que se debe unir acido Aspartico a los aminoácidos anteriores.
El alfabeto completo del codigo genético se muestra en la foto. Sólo tres tripletes no significan ningún aminoácido y significan simplemente poner fin a la polimerización (UAA, UAG y UGA).
Notese que hay muchos codones que codifican para un mismo aminoácido (código degenerado).

Estructura general de la cadena de ADN

Una cadena esta hecha de fosfatos y desoxiribosas puestas en fila o en cadena. Las bases se unen a los azucares e interactúan con puentes de hidrógeno con las bases de la otra cadena invertida.
Cada cadena tiene una polaridad 5`-3` segun los carbonos libres en la cadena.
Ambas cadenas tomarán una forma helicoidal al plegarse de forma de poseer la mínima energía posible.
La información genética esta codificada en el orden de las bases nitrogenadas de una cadena. Cuando un segmento de hebra de ADN lleva una información codificada para una proteína se llama "gen". Los genes pueden existir en ambas hebras.

Bases nitrogenadas

Adenina y Guanina son ejemplos de Purinas (dos ciclos)
Timina, Citosina y Uracilo (en ARN) son ejemplos de Pirimidinas (un ciclo)
Estas moleculas se caracterizan por tener muchos Nitrogenos en su estructura..
Estas bases suelen unirse entre Adeninas y Timinas (A=T) mediante dos puentes de hidrógeno y entre Guaninas y Citosinas (C=G) mediante tres puente de Hidrógeno.

Nucleótidos: un eslabón de los ácidos nucleícos

Los acidos nucleicos como ADN y ARN se componen de cadenas de nucleotidos. Estos nucleotidos estan formados por un grupo fosfato, un azucar como desoxiribosa (ADN) o una ribosa (ARN). Finalmente esta formada por una base nitrogenada que puede ser una Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y una Timina (T). En la foto se observa una ribosa con un OH en el carbono 2.

Organización de las proteínas

Una proteína se organiza de la siguiente manera:
1) Estructura primaria: Cadena de aminoácidos formando una estructura lineal

2) Estructura Secundaria: La cadena lineal se pliega de 3 formas para producir estructuras tridimensionales:
a) Alfa-helice: en forma de resorte
b) Lamina Beta: en forma de horquillas planas
c) Random Coil: sin una forma en partícular, sirve de bisabra entre estructuras secundarias y dan flexibilidad a la molécula.

3) Suma de dos o más estructuras secundarias para formar una estructura compleja en tres dimensiones. (ej. Alfa-Alfa, Alfa-beta, beta-beta, Beta-alfa-beta, etc.). A cada una de estas estructuras se le puede denominar un "Dominio".

4. Suma de dos o más estructuras terciarias. Estos dominios estan unidos por puentes disulfuros y puentes de hidrógeno.

Aminoácidos, eslabón de las proteínas

Una proteína esta formada por aminoácidos (aa), cuya composición básica se muestra en la fotografía y varían unicamente en la cadena lateral R, que es la que diferencia los 20 aminoácidos existentes.
Esta estructura general posee un grupo amino (NH2), un grupo carboxilo (COOH). En solución acuosa el aminoácido sufre una reaccion acido-base que los transforma en un ión dipolar o Zwitterion (carga + en el nitrogeno y carga - en el oxígeno del grupo carboxilo).

De los 20 aminoácidos, 8 son escenciales porque no son sintetizados por el organismo y deben ser incorporados en la dieta a través de los alimentos.

Los aa son:
Fenilalanina, Phe, F (escencial)
Isoleucina, Ile, I (escencial)
Leucina, Leu (escencial)
Lisina, Lys, K (escencial)
Metionina, Met, M (esencial)
Treonina, Tre, T (escencial)
Triptofano, Trp, W (escencial)
Valina, Val, V (escencial)
Acido aspartico (Asp)
Acido Glutamico (Glu)
Alanina (Ala)
Arginina (Arg)
Asparragina (Asn)
Cisteína (Cys)
Glicina (Gly)
Glutamina (Gln)
Histidina (His)
Prolina (Pro)
Serina (Ser)
Tirosina (Tyr)

La unión entre un aminoácido y otro es a través de un enlace peptídico:

NH2-CHR-CooH + NH2-CHR-CooH

El OH del grupo carboxilo del primer aminoácido reacciona con un hidrógeno del grupo amino del segundo aminoácido. Se forma agua como producto y se forma un enlace covalente entre el Carbono del primero grupo carboxilo y el Nitrogeno del segundo grupo amino (CO-NH).

NH2 -CH-CO-NH-CH-CooH

Baquelita

Al calentar fenol con formaldehido se forma la baquelita, material insoluble y de consistencia dura (plastico termorígido).

Celuloide

John Wesley Hyatt a mediado del s.XIX preparó un producto a base de celulosa parcialmente nitrada mezclada con alcanfor. Este producto llamado celuloide era transparente, duro y flexible, pero muy inflamable. Permitió el desarrollo del cine. Actualmente las cintas se fabrican con acetato de celulosa. (plastico termorígido).

Caucho vulcanizado

En 1830, charle Goodyear descubrió que al calentar caucho natural, suave y pegajoso, al agregarle un pequeño porcentaje de azufre, se obtenía un producto elástico de mayor dureza y resistencia al desgaste. Este proceso se denomina vulcanización y se aplica en la fabricación de neumáticos.

Clasificación general de Polimeros

a) Polimeros sintetizados: Caucho vulcanizado, celuloide y baquelita.

b) Polimeros de adición: Polietileno, poliestireno, polipropileno, PVC, Teflón.

c) Polimeros de Condensación: Polietilentereftalato, Nylon, Poliester, Policarbonato, Poliuretano silicona.

Siliconas

Polimeros de condensación de bajo peso molecular e inorganicos.

poliuretano

Se usa en fibras elasticas, espuma, y zapatillas.

Policarbonatos

Es un poliester formado por condensación de carbonato de difenilo y un derivado fenólico. Es traslucido y resistente al impacto. Se usa en terrazas, lentes, cascos de seguridad.

Poliesteres

Un ejemplo de poliester es el PET o polietilentereftalato. Se usa para la fabricación de envases para alimentos, botellas de aceite, bebidas gaseosas y fibra para la ropa.

Nylon (Poliamidas)

Polimero obtenido por condensación entre aminas y acidos carboxilicos. Usado en valvulas de aerosoles, fibras textiles, jeringas, secadores de pelo, medias, etc.

Teflón o politetrafluoretileno

Se usa en artículos de cocina. Es un producto ceroso resistente a la corrosión y propiedades antiadherentes.

Cloruro de vinilo (PVC)

Se obtiene por polimerización por radicales libres. Se usa en tuberías, ductos y canaletas, envases, calugas de shampoo, revestimiento de cables, etc.

Polietileno

Polimero de etileno. Se usa en envases de bebidas, envases de aceites, bebidas gaseosas, alimentos lácteos, bolasas para comercio, baldes, etc.

Poliestireno

Polimero de adición. Se usa en envases, planchas aislantes, bandejas, vasos desechables, etc.

Polipropileno

Polímero de adición. Se usa para fibras para sacos, tapas de botellas, bolsas, vasos desechables