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Química · Unidad 12 — Compuestos del carbono y biomoléculas

Aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos

Veinte piezas encadenadas en un orden dan una proteína; cuatro bases apareadas de a dos guardan la instrucción para ese orden. Las dos cosas se cuentan con la misma aritmética simple de eslabones y uniones.

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La explicación

El aminoácido: dos grupos en el mismo carbono

Un aminoácido tiene un carbono central —el carbono alfa— del que cuelgan cuatro cosas: un grupo amino (−NH2), un grupo carboxilo (−COOH), un hidrógeno y un radical R que cambia de un aminoácido a otro. Son 20 los que usan las proteínas, y los 20 se diferencian sólo en ese R.

Dos consecuencias inmediatas. La primera: como hay un ácido y una base en la misma molécula, en agua el aminoácido se reacomoda en un ion dipolar, con el carboxilo cedido y el amino protonado. La segunda: en 19 de los 20 el carbono alfa tiene los cuatro sustituyentes distintos, así que es asimétrico. La excepción es la glicina, cuyo R es un hidrógeno: le quedan dos hidrógenos iguales y no es quiral.

El enlace peptídico

El carboxilo de un aminoácido reacciona con el amino del siguiente y se suelta una molécula de agua. Lo que queda es una amida:

−COOH + H2N− → −CO−NH− + H2O

La unión se arma siempre entre los mismos dos grupos, que son los que todos los aminoácidos comparten. Por eso cualquiera puede seguir a cualquiera, y por eso los R quedan libres, colgando hacia afuera de la cadena: son ellos los que después deciden la forma.

La cuenta que se toma siempre. Con n aminoácidos en fila hay n − 1 enlaces peptídicos y se liberan n − 1 moléculas de agua. Al revés: si un péptido tiene k enlaces, lo forman k + 1 aminoácidos.

Los cuatro niveles de una proteína

La desnaturalización —calor, pH extremo, alcohol— rompe todo eso menos los enlaces peptídicos. La cadena queda entera pero desplegada, y sin forma no hay función. La clara del huevo que se pone blanca es exactamente eso, y no se puede volver atrás.

Ácidos nucleicos: nucleótidos encadenados

Un nucleótido tiene tres partes: una pentosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato. En el ADN la pentosa es la desoxirribosa y las bases son A, T, G y C; en el ARN la pentosa es la ribosa y en lugar de T aparece el uracilo, U.

Las bases se clasifican por su anillo: purinas (A y G) tienen dos anillos fusionados, pirimidinas (C, T y U) tienen uno. Y se aparean siempre purina con pirimidina, con puentes de hidrógeno:

A = T   (2 puentes de hidrógeno)
G ≡ C   (3 puentes de hidrógeno)

El par G−C, con un puente más, es más difícil de separar: un ADN rico en G y C necesita más temperatura para abrirse en dos hebras.

La regla de Chargaff, que es una cuenta de porcentajes

Si cada A de una hebra tiene una T enfrente, en la molécula entera de doble hebra:

%A = %T   ·   %G = %C   ·   %A + %T + %G + %C = 100
1. Del dato, escribí el porcentaje de su base complementaria: es el mismo.
2. Sumá esos dos y restalos de 100. Eso es lo que comparten las otras dos.
3. Dividí por 2, porque esas dos también son iguales entre sí.

El paso 3 es el que se saltea. Frenar en el paso 2 devuelve el total de dos bases juntas, no el de una: es el doble de la respuesta.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Se analiza una muestra de ADN de doble hebra y se encuentra que el 32 % de sus bases son adenina. a) Calculá el porcentaje de cada una de las otras tres bases. b) Otra muestra tiene 40 % de guanina: ¿cuál de las dos necesita más temperatura para separar sus hebras? c) Por otro lado, de un péptido se sabe que su hidrólisis total libera 9 aminoácidos. ¿Cuántos enlaces peptídicos tenía y cuánta agua consume esa hidrólisis?

a) Los cuatro porcentajes. Se aplican los tres pasos:

%T = %A = 32 %   (la base que aparea con A)

Entre las dos ocupan 64 %. Lo que queda es para G y C juntas:

100 − 64 = 36 %   →   repartido entre dos bases iguales
%G = %C = 36 / 2 = 18 %
Acá se cae la mayoría. Contestar 36 % es frenar un paso antes: ese 36 es lo que suman G y C, y hay que partirlo en dos porque también son iguales entre sí.

Control. 32 + 32 + 18 + 18 = 100. ✔

b) Cuál cuesta más abrir. La segunda muestra tiene 40 % de G, y por Chargaff otro 40 % de C: el 80 % de sus pares son G−C, sostenidos por tres puentes de hidrógeno cada uno. La primera muestra tiene apenas 36 % de pares G−C.

La segunda necesita más temperatura. Más puentes de hidrógeno por par significa una doble hebra más difícil de abrir.

c) El péptido. Nueve aminoácidos en fila dejan ocho espacios entre ellos:

enlaces = n − 1 = 9 − 1 = 8 enlaces peptídicos

Y la hidrólisis rompe cada uno consumiendo una molécula de agua:

agua consumida = 8 moléculas

Son exactamente las 8 que se habían liberado al formar la cadena. La cuenta es la misma que la de los polisacáridos del tema anterior: cambia el grupo funcional, no la aritmética.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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