Aminoácidos y Ácidos Nucleicos

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Por Jennifer Stearns, Michael Surette

Los aminoácidos tienen un grupo amino unido a un esqueleto de carbono. Cada aminoácido tiene uno o más grupos o cadenas laterales especiales (R) que le dan una estructura o función específica. Hacer aminoácidos desde cero es muy caro en términos de energía, por lo que los microbios hacen todo lo posible para obtenerlos de su entorno.

Sin embargo, cuando no pueden obtenerlos del exterior, utilizan una especie de método de plantilla para reducir la cantidad de energía que se gasta en las diferentes vías de biosíntesis.

La biosíntesis de aminoácidos comienza con un esqueleto de carbono, hecho de intermediarios del ciclo del ácido cítrico o glicólisis. Unos pocos esqueletos diferentes pueden ser utilizados en la producción de varios aminoácidos diferentes, y lo que se obtiene son clases de aminoácidos donde los miembros de cada clase tienen una estructura similar.

El siguiente paso es la fijación de un grupo amino a la estructura de carbono. El grupo amino puede ser tomado del amoníaco (NH3) en el medio ambiente y utilizado para producir glutamato o glutamina. Dependiendo de la disponibilidad de amoníaco, las enzimas utilizadas son

  • Glutamato deshidrogenasa: Se utiliza cuando el NH3 es abundante. Es la menos costosa de las dos.
  • Glutamato sintasa: Utilizado en condiciones de NH3-pobres. Requiere más energía que la glutamato deshidrogenasa.

He aquí la segunda cosa frugal que hacen los microbios: Después de que se producen la glutamina y el glutamato, el grupo amino puede ser utilizado en todos los otros 20 aminoácidos.

Los nucleótidos son las subunidades de los ácidos nucleicos como el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN), y al igual que los aminoácidos son caros y su fabricación lleva mucho tiempo. De hecho, los nucleótidos son aún más engorrosos de fabricar porque los átomos de carbono y nitrógeno tienen que ser añadidos uno a la vez!

Cuando no se puede evitar, los microbios hacen dos plantillas de nucleótidos diferentes (una para purinas y otra para pirimidinas) que modifican para hacer otras variantes. Esto ahorra el gasto de tener un montón de vías complejas para la biosíntesis de nucleótidos trabajando en la célula.

Las dos clases de nucleótidos que surgen son las purinas y las pirimidinas. La primera purina clave es el ácido inosínico, procedente de todo tipo de fuentes de carbono y nitrógeno. Una vez elaborado, se modifica para producir las principales purinas adeninas y guaninas. La primera pirimidina clave que se fabrica es el uridilato, que luego se modifica en tiamina, citosina y uracilo.

La estructura de los nucleótidos completos se muestra aquí. Tienen un anillo de purina o pirimidina unido a tres fosfatos (PO3-) y una espina dorsal de azúcar ribosa. Después de que se forman, pueden ser usados directamente en el ARN o la ribosa puede ser modificada, por reducción a desoxirribosa, y ser usada en el ADN.

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