Aminoácidos, ADN y ARN

LOS 20 ANIMOACIDOS

Los aminoácidos son las unidades básicas que forman las proteínas. Hay 20 tipos de aminoácidos formando: los músculos, tendones, órganos, glándulas, las uñas y el pelo. 

Todos los aminoácidos componentes de las proteínas consiste en un carbono central en él se encuentra unido un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrógeno y una cadena lateral o radical R que es un cadena variable, determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos(20).

Un aminoácido con otro se unen mediante un enlace peptídico formando un dipéptido y la unión de varios aminoácidos da lugar a polipéptidos, que se denominan proteínas cuando esta cadena supera una cierta longitud (entre 50 y 100 residuos aminoácidos) o la masa molecular total supera las 5000 uma y, especialmente, cuando tienen una estructura tridimensional estable definida.

Existen dos tipos principales de aminoácidos que están agrupados según su procedencia y características. Estos grupos son aminoácidos esenciales y aminoácidos no esenciales.

1 AMINOACIDOS ESENCIALES:

A los aminoácidos que deben ser captados de los alimentos, la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Son estos diez aminoácidos los que requieren ser incorporados al organismo por la alimentación.
Para el ser humano, los aminoácidos esenciales son: Histidina, Isoleucina, Leucina, Lisina,  Metionina, Fenilalanina,  Treonina, Triptófano, Valina y Arginina.

Histidina: Este aminoácido se encuentra abundantemente en la hemoglobina y se utiliza en el tratamiento de la artritis reumatoide, alergias, úlceras y anemia. Es esencial para el crecimiento y la reparación de los tejidos. La Histidina, también es importante para el mantenimiento de las vainas de mielina que protegen las células nerviosas, es necesario para la producción tanto de glóbulos rojos y blancos en la sangre, protege al organismo de los daños por radiación, reduce la presión arterial, ayuda en la eliminación de metales pesados del cuerpo y ayuda a la excitación sexual.

Isoleucina: es necesaria para la formación de hemoglobina, estabiliza y regula el azúcar en la sangre y los niveles de energía. Este aminoácido es valioso para los deportistas porque ayuda a la curación y la reparación del tejido muscular, piel y huesos. La cantidad de este aminoácido se ha visto que es insuficiente en personas que sufren de ciertos trastornos mentales y físicos.

Leucina: interactúa con los aminoácidos isoleucina y valina para promover la cicatrización del tejido muscular, la piel y los huesos y se recomienda para quienes se recuperan de la cirugía. Este aminoácido reduce los niveles de azúcar en la sangre y ayuda a aumentar la producción de la hormona del crecimiento.

Lisina: Funciones de este aminoácido son garantizar la absorción adecuada de calcio y mantiene un equilibrio adecuado de nitrógeno en los adultos. Además, la lisina ayuda a formar colágeno que constituye el cartílago y tejido conectivo. La Lisina también ayuda a la producción de anticuerpos que tienen la capacidad para luchar contra el herpes labial y los brotes de herpes y reduce los niveles elevados de triglicéridos en suero.

Metionina: es un antioxidante de gran alcance y una buena fuente de azufre, lo que evita trastornos del cabello, piel y uñas, ayuda a la descomposición de las grasas, ayudando así a prevenir la acumulación de grasa en el hígado y las arterias, que pueden obstruir el flujo sanguíneo a el cerebro, el corazón y los riñones, ayuda a desintoxicar los agentes nocivos como el plomo y otros metales pesados, ayuda a disminuir la debilidad muscular, previene el cabello quebradizo, protege contra los efectos de las radiaciones, es beneficioso para las mujeres que toman anticonceptivos orales, ya que promueve la excreción de los estrógenos, reduce el nivel de histamina en el cuerpo que puede causar que el cerebro transmita mensajes equivocados, por lo que es útil a las personas que sufren de esquizofrenia.

Fenilalanina: Aminoácidos utilizados por el cerebro para producir la noradrenalina, una sustancia química que transmite señales entre las células nerviosas en el cerebro, promueve el estado de alerta y la vitalidad. La Fenilalanina eleva el estado de ánimo, disminuye el dolor, ayuda a la memoria y el aprendizaje, que se utiliza para tratar la artritis, depresión, calambres menstruales, las jaquecas, la obesidad, la enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia.

Treonina: es un aminoácido cuyas funciones son ayudar a mantener la cantidad adecuada de proteínas en el cuerpo, es importante para la formación de colágeno, elastina y esmalte de los dientes y ayuda a la función lipotrópica del hígado cuando se combina con ácido aspártico y la metionina, previene la acumulación de grasa en el hígado, su metabolismo y ayuda a su asimilación.

Triptofano: este aminoácido es un relajante natural, ayuda a aliviar el insomnio induciendo el sueño normal, reduce la ansiedad y la depresión y estabiliza el estado de ánimo, ayuda en el tratamiento de la migraña, ayuda a que el sistema inmunológico funcione correctamente. El Triptofano ayuda en el control de peso mediante la reducción de apetito, aumenta la liberación de hormonas de crecimiento y ayuda a controlar la hiperactividad en los niños.

Valina: es necesaria para el metabolismo muscular y la coordinación, la reparación de tejidos, y para el mantenimiento del equilibrio adecuado de nitrógeno en el cuerpo, que se utiliza como fuente de energía por el tejido muscular. Este aminoácido es útil en el tratamiento de enfermedades del hígado y la vesícula biliar, promueve el vigor mental y las emociones tranquilas.

Arginina: Este aminoácido aumenta el tamaño y la actividad de la glándula del timo, que fabrica las células T, componentes cruciales del sistema inmunológico; ayuda en la desintoxicación del hígado neutralizando el amoniaco, reduce los efectos de toxicidad crónica de alcohol, que se utiliza en el tratamiento de la esterilidad en los hombres, aumentando el conteo de espermatozoides; ayudas en la pérdida de peso Y a la liberación de hormonas de crecimiento, que es crucial para el "crecimiento óptimo" músculo y la reparación de tejidos, es un componente importante del colágeno que es bueno para la artritis y trastornos del tejido conectivo y ayuda a estimular el páncreas para que libere insulina.

2 AMINOACIDOS NO ESENCIALES:

A los aminoácidos que pueden sintetizarse en el propio organismo son: Ácido aspártico, Cisteína, Ácido glutámico, Glutamina, Glicina, Prolina, , Serina, Tirosina, Alanina y Asparagina.

Ácido Aspártico: aumenta la resistencia y es bueno para la fatiga crónica y la depresión, rejuvenece la actividad celular, la formación de células y el metabolismo, que le da una apariencia más joven, protege el hígado, ayudando a la expulsión de amoniaco y se combina con otros aminoácidos para formar moléculas que absorben las toxinas y sacarlas de la circulación sanguínea. Este aminoácido también ayuda a facilitar la circulación de ciertos minerales a través de la mucosa intestinal, en la sangre y las células y ayuda a la función del ARN y ADN, que son portadores de información genética.

Cisteína: funciona como un antioxidante de gran alcance en la desintoxicación de toxinas dañinas. Protege el cuerpo contra el daño por radiación, protege el hígado y el cerebro de daños causados por el alcohol, las drogas y compuestos tóxicos que se encuentran en el humo del cigarrillo, se ha utilizado para tratar la artritis reumatoide y el endurecimiento de las arterias. Otras funciones de este aminoácido es promover la recuperación de quemaduras graves y la cirugía, promover la quema de grasa y la formación de músculos y retrasar el proceso de envejecimiento. La piel y el cabello se componen entre el 10% y el 14% de este aminoácido.

Ácido Glutámico: actúa como un neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central, el cerebro y la médula espinal. Es un aminoácido importante en el metabolismo de azúcares y grasas, ayuda en el transporte de potasio en el líquido cefalorraquídeo, actúa como combustible para el cerebro, ayuda a corregir los trastornos de personalidad, y es utilizado en el tratamiento de la epilepsia, retraso mental, distrofia muscular y úlceras.

Glutamina: Es el aminoácido más abundante en los músculos ayuda a construir y mantener el tejido muscular, ayuda a prevenir el desgaste muscular que puede acompañar a reposo prolongado en cama o enfermedades como el cáncer y el SIDA. Este aminoácido es un "combustible de cerebros" que aumenta la función cerebral y la actividad mental, ayuda a mantener el equilibrio del ácido alcalino en el cuerpo, promueve un sistema digestivo saludable, reduce el tiempo de curación de las úlceras y alivia la fatiga, la depresión y la impotencia, disminuye los antojos de azúcar y el deseo por el alcohol y ha sido usado recientemente en el tratamiento de la esquizofrenia y la demencia.

Glicina: retarda la degeneración muscular, mejora el almacenamiento de glucógeno, liberando así a la glucosa para las necesidades de energía, promueve una próstata sana, el sistema nervioso central y el sistema inmunológico. Es un aminoácido útil para reparar tejidos dañados, ayudando a su curación.

 Prolina: Funciones de este aminoácido son mejorar la textura de la piel, ayudando a la producción de colágeno y reducir la pérdida de colágeno a través del proceso de envejecimiento. Además, la Prolina ayuda en la cicatrización del cartílago y el fortalecimiento de las articulaciones, los tendones y los músculos del corazón. La Prolina trabaja con la vitamina C para ayudar a mantener sanos los tejidos conectivos.

Serina: Este aminoácido es necesario para el correcto metabolismo de las grasas y ácidos grasos, el crecimiento del músculo, y el mantenimiento de un sistema inmunológico saludable. La Serina es un aminoácido que forma parte de las vainas de mielina protectora que cubre las fibras nerviosas, es importante para el funcionamiento del ARN y ADN y la formación de células y ayuda a la producción de inmunoglobulinas y anticuerpos.

Tirosina: Es un aminoácido importante para el metabolismo general. La Tirosina es un precursor de la adrenalina y la dopamina, que regulan el estado de ánimo. Estimula el metabolismo y el sistema nervioso, actúa como un elevador del humor, suprime el apetito y ayuda a reducir la grasa corporal. La Tirosina ayuda en la producción de melanina (el pigmento responsable del color del pelo y la piel) y en las funciones de las glándulas suprarrenales, tiroides y la pituitaria, se ha utilizado para ayudar a la fatiga crónica, la narcolepsia, ansiedad, depresión, el bajo impulso sexual, alergias y dolores de cabeza.

Alanina: Desempeña un papel importante en la transferencia de nitrógeno de los tejidos periféricos hacia el hígado, ayuda en el metabolismo de la glucosa, un carbohidrato simple que el cuerpo utiliza como energía, protege contra la acumulación de sustancias tóxicas que se liberan en las células musculares cuando la proteína muscular descompone rápidamente para satisfacer las necesidades de energía, como lo que sucede con el ejercicio aeróbico, fortalece el sistema inmunológico mediante la producción de anticuerpos.

Asparagina: Tiene una destacada función en la actividad cerebral, colabora en la síntesis de las glucoproteínas, junto a la vitamina B6 es precursor del neurotransmisor GABA (ácido gamma aminobutírico) cuya acción sedante sobre el sistema nervioso es importante, interviene en los procesos metabólicos del sistema nervioso central, juega un papel importante en la síntesis del amoníaco y ayuda a sintetizar la masa muscular del cuerpo.

 

PROCESO DE REPLICACION DEL ADN Y ARN 

      ADN:

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse y la copia pueda ser transmitido a un nuevo individuo. De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos, esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original y otra complementaria. Gracias a la complementación entre las bases(A-T; C-G) que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético. Su función es que una copia pueda ser transportada en los gametos hasta la fecundación y luego pueda ser utilizada por el nuevo individuo.

La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.

UN POCO DE HISTORIA:

El modelo de la doble hélice de Watson y Crick se desarrolló la idea de que las hebras originales debían servir de patrón para hacer la copia, aunque en principio había tres posibles modelos de replicación:

• Modelo conservativo: Proponía que tras la replicación se mantenía la molécula original de DNA intacta, obteniéndose una molécula idéntica de DNA completamente nueva, es decir, con las dos hebras nuevas.

• Modelo semiconservativo: Se obtienen dos moléculas de DNA hijas, formadas ambas por una hebra original y una hebra nueva.

• Modelo dispersivo: El resultado final son dos moléculas nuevas formadas por hebras en las que se mezclan fragmentos originales con fragmentos nuevos. Todo ello mezclado al azar, es decir, no se conservan hebras originales ni se fabrican hebras nuevas, sino que aparecen ambas mezcladas.

Meselson y stahl demostraron en 1958 que el modelo válido era el semiconservativo, para ello utilizaron nucleótidos marcados con nitródeno pesado.

Elementos que intervienen para que se lleve a cabo la replicación del DNA en las células se requieren los siguientes elementos:

·         DNA original, que servirá de molde para ser copiado. 

·         Topoisomerasas, helicasas: enzimas responsables de separar las hebras de la doble hélice.

·         DNA-polimerasa III: responsable de la síntesis del DNA.

·         RNA-polimerasa: fabrica los cebadores, pequeños fragmentos de RNA que sirven para iniciar la síntesis de DNA. 

·         DNA-ligasa: une fragmentos de DNA. 

·         Desoxirribonucleótidos trifosfato, que se utilizan como fuente de nucleótidos y además aportan energía. 

·         Ribonucleótidos trifosfato para la fabricación de los cebadores. 

Mecanismo, aunque existen pequeñas variaciones entre procariotas y eucariotas, el mecanismo básico es bastante similar:

·         El DNA se desenrolla y se separan las dos hebras de la doble hélice, deshaciéndose los puentes de hidrógeno entre bases complementarias, por la acción de helicasas y topopisomerasas.

·         En el DNA eucariota se producen muchos desenrollamientos a lo largo de la molécula, formándose zonas de DNA abierto. Estas zonas reciben el nombre de HORQUILLAS O BURBUJAS DE REPLICACIÓN, que es donde comenzará la síntesis.

·         La RNA-polimerasa fabrica pequeños fragmentos de RNA complementarios del DNA original. Son los llamados "primers" o cebadores de unos 10 nucleótidos, a los cuáles se añadirán desoxirribonucleótidos, ya que la DNA-polimerasa sólo puede añadir nucléotidos a un extremo 3’ libre, no puede empezar una síntesis por sí misma.

·         La DNA-polimerasa III añade los desoxirribonucleótidos al extremo 3' (sentido 5'-3'), tomando como molde la cadena de DNA preexistente, alargándose la hebra.

·         En las horquillas de replicación siempre hay una hebra que se sintetiza de forma continua en el mismo sentido en que se abre la horquilla de replicación, la llamada HEBRA CONDUCTORA, y la otra que se sintetiza en varios fragmentos, los denominados FRAGMENTOS DE OKAZAKI y que se conoce como HEBRA SEGUIDORA o RETARDADA, ya que se sintetiza en sentido contrario al de apertura de la horquilla.

·         La DNA-ligasa va uniendo todos los fragmentos de DNA a la vez que elimina los ribonucleótidos de los cebadores.

·         A medida que se van sintetizando las hebras y uniendo los fragmentos se origina la doble hélice, de forma que al finalizar el proceso se liberan dos moléculas idénticas de DNA, con una hebra antigua y otra nueva.

ARN:

El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra.

El ARN está formado por nucleótidos, se unen uno tras otro mediante enlaces fosfodiéster cargados negativamente, cada nucleótido está formado por una molécula monosacárida de cinco carbonos (pentosa) llamada ribosa, un grupo fosfato, y una base nitrogenada que puede ser adenina, guanina, uracilo y citosina( A-U; C-G).

CLASIFICACIÓN DE LOS ARN.

Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la velocidad de sedimentación. La masa molecular y por tanto sus dimensiones se miden en svedberg (S). Según esto tenemos:

ARN MENSAJERO (ARN_m): Sus características son las siguientes:

·         Cadenas de largo tamaño con estructura primaria.

·         Se le llama mensajero porque transporta la información necesaria para la síntesis proteica.

·         Cada ARN_m tiene información para sintetizar una proteina determinada.

·         Su vida media es corta.

a) En procariontes el extremo 5´posee un grupo trifosfato

b) En eucariontes en el extremo 5´posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3´posee una cola de poli-A

- Exones, secuencias de bases que codifican proteinas

- Intrones, secuencias sin información.

ARN RIBOSÓMICO (ARN_r): Sus principales características son:

·         Cada ARN_r  presenta cadena de diferente tamaño, con estructura secundaria y terciaria.

·         Forma parte de las subunidades ribosómicas cuando se une con muchas proteinas.

·         Están vinculados con la síntesis de proteinas.

ARN NUCLEOLAR (ARN_n): Sus características principales son:

·         Se sintetiza en el nucleolo.

·         Posee una masa molecular de 45 S, que actua como recursor de parte del ARN_r, concretamente de los ARN_r 28 S (de la subunidad mayor), los ARN_r 5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARN_r 18 S (de la subunidad menor)

ARN TRANSFERENTE (ARN_t): Sus principales características son:

·         Son moléculas de pequeño tamaño

·      Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trebol.

·         Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria

·         Su misión es unir aminoácidos y transportarlos hasta el ARN_m  para sintetizar proteinas.

FUNCIONES:

El ADN contiene la información genética del organismo, para la fabricación de proteína el ARN realiza la transcripción, el ARN mensajero es el encargado de realizar la transcripción, este proceso se realiza en el núcleo.

 Una vez que el ARNm tiene la información sale del núcleo al citoplasma, se dirige al ribosoma para que lo transcriba y lo tradusca para que forme la proteína, aquí puede participar varios ribosomas para producir varias proteínas, en este proceso intervienen el ARN ribosimico y el transportador, este último transporta los aminoácidos (20) necesarios para sintetizar la nueva cadena proteica.