Tipos de proteínas

En la siguiente clasificación tenemos los principales tipos de proteínas que constituyen los seres vivos:

 

BERZELIUS y la nomenclatura química

Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) Médico y químico sueco, estudió Medicina en la Universidad de Uppsala y trabajó como médico y como analista. En el año 1807 fue nombrado profesor de química y farmacia en el Instituto Karolinska y al año siguiente Miembro de la Academia Sueca de Ciencias.                        Berzelius descubrió el Torio, el Cerio y el Selenio y fue el primero en aislar el Silicio, el Titanio y el Zirconio. Ideó un sistema de notación química para los elementos denominándolos con la primera letra de su nombre en latín en mayúscula  y utilizando una segunda letra en minúscula si dos elementos comenzaban por la misma letra, por ejemplo C para el carbono, Ca para el calcio, Cu para el cobre, Cd para el cadmio etc. Para indicar el número de átomos de cada elemento utilizaba superíndices en vez de los subíndices que se utilizan en la actualidad.

Un cráter lunar y un asteroide recibieron el nombre de Berzelius en su honor.

Es esto una flor ?????

Son muy abundantes y adornan nuestros campos con sus llamativos colores, al mirarlas la mayoría de las personas piensan que están viendo una flor, pero se equivocan. Cada una de ellas es una INFLORESCENCIA EN CAPÍTULO y cada una de ellas está formada por muchísimas flores.

Cada eje floral se ensancha en su extremo y forma un receptáculo o tálamo sobre el que se sitúan las flores: en el disco central se asientan un elevado número de flores tubulares y sésiles, cada una de ellas dará un fruto en aquenio (como las pipas de girasol) y en la periferia se sitúan flores liguladas que se caracterizan porque sus pétalos están completamente soldados formando una larga expansión denominada lígula.

Esta INFLORESCENCIA EN CAPÍTULO presenta en su base inferior un gran receptáculo cubierto por un involucro de brácteas.                                                                                                                                                               

Procesos geológicos externos 3 TRANSPORTE

Los agentes geológicos externos, tras la erosión de los materiales rocosos, se encargan de trasladar los fragmentos arrancados desde su lugar de origen hacia otros lugares de menor altitud.

El TRANSPORTE de materiales solubles puede hacerse en DISOLUCIÓN en el agua en estado líquido, o en SUSPENSIÓN si son materiales finos transportados por el aire o por el agua. Los materiales de tamaño medio y de mayor peso serán transportados por ARRASTRE y los más pesados y de gran tamaño apenas se moverán de su lugar de origen.

Cada agente geológico se comporta durante el TRANSPORTE de una forma particular y también influye mucho el tipo de material que se transporta así:                                                                         - El VIENTO solo puede transportar en zonas áridas polvo y arena fina y los transportará suspendidos a poca altura sobre el suelo, los fragmentos de mayor tamaño no podrá transportarlos, el resto los selecciona durante el transporte, quedando los más finos en suspensión originando calimas.                                                                                                                                                   - Las AGUAS SALVAJES o de ARROYADA solo podrán transportar materiales sueltos de pequeño y mediano tamaño formando surcos cada vez más amplios (CÁRCAVAS) o provocar AVALANCHAS O DESPRENDIMIENTOS en materiales inestables.                                       - Los TORRENTES se caracterizan por un transporte violento, corto y rápido desde la cuenca de recepción al cono de deyección, en el que no hay ningún tipo de SELECCIÓN de los materiales transportando desde harina de roca a enormes bloques de varias toneladas que apenas sufren desgastes.                                                                                                                                   - Los RIOS si realizan un minucioso proceso de SELECCIÓN de los materiales por tamaños durante el transporte y además como el transporte por arrastre dura mucho tiempo, los bloques se van erosionando al rodar y se van redondeando poco a poco (CANTOS RODADOS). Los grandes bloques quedan en el curso alto y el resto de los materiales serán transportados a lo largo del cauce, los cantos rodados alcanzarán el curso medio, los materiales pequeños llegarán al curso bajo y los más finos serán transportados hasta el mar.                                                                           - Las AGUAS SUBTERRÁNEAS actúan transportando en disolución bicarbonato cálcico obtenido por carbonatación de las rocas calizas en los macizos cársticos.                                          - Las AGUAS MARINAS transportan los fragmentos arrancados de los acantilados por el oleaje o los materiales aportados por los ríos de dos formas: Transporte PERPENDICULAR a la linea de costa: los materiales son impulsados hacia la costa por el empuje de las olas y la acción de la pleamar y también  alejados de la costa por el reflujo de las mareas y la resaca del oleaje. Transporte PARALELO a la linea de costa efectuado por las corrientes litorales o de deriva. En ambos casos se realiza una SELECCIÓN de los materiales durante el transporte y los fragmentos arrastrados se redondean pero generalmente son más aplanados que los cantos rodados fluviales, debido al vaivén a que son sometidos por el oleaje.                                                   - La NIEVE de los aludes, de acción muy local, arrastra todo lo que encuentra a su paso rocas, vegetación, etc. sin ningún tipo de SELECCIÓN debido a la corta duración del desplazamiento y por su violencia y rapidez.                                                                                                                        - El HIELO de los glaciares transporta los materiales erosionados (MORRENAS) muy lentamente pero con una colosal eficacia. Las MORRENAS son caóticas pues no sufren ningún tipo de SELECCIÓN, el hielo transporta desde polvo muy fino (harina de roca) hasta enormes bloques de muchas toneladas de peso y como no hay rodamiento los materiales transportados son muy angulosos y a veces estriados. Las lenguas de los glaciares son enormes "cintas transportadoras" de MORRENAS que dependiendo de su localización en el glaciar pueden ser: SUPERFICIALES dispuestas sobre el hielo, INTERNAS si el hielo las transporta en su interior (por haber caído en una grieta del glaciar), CENTRALES van en el centro del glaciar, (generalmente se forman por la unión de las morrenas laterales de dos lenguas que confluyen). Estas morrenas son transportadas sin ningún tipo de desgaste al ir englobadas por el hielo. 

Otras MORRENAS por el contrario sufren erosión durante el transporte al rozar sobre las rocas del valle como son: Las morrenas DE FONDO que discurren bajo la lengua de hielo, las FRONTALES que son empujadas en el extremo de la lengua del glaciar y las LATERALES que circulan a ambos lados de la lengua.

Propiedades de las proteínas

El nombre de  PROTEÍNAS o PRÓTIDOS  fue propuesto en el año 1838 por J.J. Berzelius  y su significado es primario, básico, fundamental, es decir según Berzelius estos compuestos son los más importantes en la constitución de los seres vivos ( más del 50% de los compuestos orgánicos que forman los seres vivos son proteínas) Se calcula que una sola célula humana contiene hasta 10.000 proteínas diferentes.

Las propiedades de las proteínas dependen esencialmente de los grupos R de los aminoácidos por los que están formadas y de los enlaces químicos que se establecen entre ellos. 

Las principales PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS son:

1.-ESPECIFICIDAD: A diferencia de otras biomoléculas, como glúcidos y lípidos, las proteínas son exclusivas de cada especie. En las especies parecidas las mismas proteínas varían en algunos aminoácidos, por ello se ha empleado esta característica de las proteínas en ESTUDIOS EVOLUTIVOS. Pero no solo eso, la ESPECIFICIDAD es tan alta que un individuo puede producir algunas proteínas diferentes en algún aminoácido de las de otro individuo de su propia especie. Esta propiedad es muy importante y hay que tenerla en cuenta en ciertos procesos como los trasplantes de órganos, la administración de sueros, etc.

2.-SOLUBILIDAD:  Las proteínas fibrosas (Con estructura 1^aria y 2^aria) son INSOLUBLES y desempeñan funciones ESTRUCTURALES.                                                                                      Las proteínas globulares (Con estructura 3^aria o 4^aria) son SOLUBLES y son proteínas ACTIVAS. Los grupos R polares de estas moléculas forman puentes de hidrógeno con el agua y al ser tan grandes no forman disoluciones sino DISPERSIONES COLOIDALES

3.-DESNATURALIZACIÓN: Al tratar las proteínas con ácidos o con calor se rompen todos los enlaces excepto el enlace peptídico y la proteína SE DESNATURALIZA. Cuando una proteína se DESNATURALIZA desaparecen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria y la proteína queda transformada en una estructura primaria.

Al desnaturalizar proteínas, las que tienen estructura primaria no sufren ninguna alteración pues el enlace peptídico no se puede romper, las que tienen estructura secundaria pierden su función estructural y las que poseen estructura terciaria o cuaternaria pierden su estructura, su actividad y además se vuelven insolubles.

4.- CAPACIDAD AMORTIGUADORA: Las proteínas son anfóteras es decir se pueden comportar como ácidos o como bases, retirando o liberando protones del medio en que se encuentran, con lo cual son capaces de amortiguar las variaciones de pH.

HOLLEY y el código genético

Robert W. Holley (1922-1993) Bioquímico estadounidense que estudió Química en la Universidad de Illinois at Urbana-Champaign continuando su doctorado en Química orgánica en la Universidad de Cornell, que logró en 1947. Posteriormente fue profesor en el Instituto Salk en La Jolla (California), de Biología Molecular  de la American Cancer Society y en la Universidad de california en San Diego. 

En el año 1965 Holley y sus colaboradores dedujeron la secuencia de un alanin-tRNA de levadura y en 1968 Holley recibió junto a Marshall Warren Nirenberg y Har Gobind Khorana el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por la aportación de sus estudios a la  investigación del código genético. 

KHORANA y el código genético

Har Gobind Khorana (1922-2011) Biólogo molecular estadounidense de origen indio  que estudió en la Punjab University y más tarde en la Universidad de Liverpool, donde se doctoró en el año 1948. Tras un postdoctorado en Zúrich se trasladó a Cambridge y poco después a la Universidad de la Columbia Británica en Vancouver, más tarde trabajó en la Universidad de Wisconsin y finalmente impartió clases de Biología y Química en la Facultad de Química del MIT en Cambridge (Massachusetts).

En el año 1968 recibió junto a  Nirenberg y Holley el Premio Nobel De Fisiología y Medicina por sus investigaciones sobre el Código Genético y su relación con la síntesis de proteínas.

NIREMBERG y el código genético

Marshall Warren Nirenberg (1927-2010) Bioquímico estadounidense que estudió zoología en la Universidad de Florida, en el año 1957 se doctoró en Bioquímica en la Universidad de Michigan, trabajando posteriormente en el Instituto Nacional para la Salud donde investigó sobre ácidos nucleicos. En colaboración con Heinrich J. Matthaei del National Institutes of Health en Bethesda (Maryland), comenzó a estudiar el código genético averiguando los tripletes que codificaban la fenilalanina, la lisina y la prolina.

Niremberg recibió en el año 1968 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina que compartió con Har Gobind Khorana  y Robert W. Holley por la aportación  de sus investigaciones al conocimiento del Código Genético en cuyo descubrimiento también habían participado anteriormente S. Ochoa (ver entrada del día 2/6/2020) y A. Kornberg (ver entrada del día 6/6/2020).

El código genético

Según WATSON y CRICK la secuencia de bases del RNA determinaba la secuencia de aminoácidos en la proteína

El mRNA lleva la información del DNA en una secuencia formada por una combinación de solo 4 letras C, U. A y G (citosina, uracilo, adenina y guanina). Esa información es capaz de codificar 20 αα que constituyen las proteínas. ¿Cómo sería esta codificación?

CRICK pensó que el CÓDIGO GENÉTICO debería de estar formado por TRIPLETES de bases o CODONES basándose en los cálculos del físico ruso GAMOV ya que con 4 bases de 1 en 1 solo podían codificarse 4 αα, con 4 de 2 en 2 solo 16 αα, o sea que se necesitaban 4 de 3 en 3 que tendrían 64 posibilidades.

Gracias a los trabajos de OCHOA, NIRENBERG, MATTHAEI, HOLLEY y KHORANA se consiguió descifrar el CÓDIGO GENÉTICO.

OCHOA descubrió un enzima Polinucleótido fosforilasa que unía ribonucleótidos sin necesidad de molde. Con un polinucleótido de una sola base obtuvo:

·         Poli U -------------Polipéptido de Phenilalanina

·         Poli A -------------         “         “   Lysina

·         Poli C -------------         “          “   Prolina

Se hicieron luego combinaciones de otras bases y se fue descubriendo todo el código.

  

EL CÓDIGO GENÉTICO ESTÁ FORMADO POR 64 CODONES DE LOS CUALES 3 (UAA, UAG y UGA) NO TIENEN SENTIDO ( NO EXISTEN tRNA CON ANTICODONES COMPLEMENTARIOS) y son los encargados de finalizar la síntesis de proteínas.

SOLO UN TRIPLETE (EL AUG) ES EL DE INICIO Y CODIFICA EL αα METIONINA (PRIMER αα DE TODAS LAS PROTEÍNAS)

* EL CÓDIGO GENÉTICO ES UNIVERSAL. SIRVE PARA TODOS LOS SERES VIVOS.(Excepto mitocondrias, micoplasmas y algunos protozoos ciliados)

* EL CÓDIGO GENÉTICO ES “DEGENERADO”(desde el punto de vista matemático). LA MAYORÍA DE LOS αα (excepto 2) ESTÁN CODIFICADOS POR MAS DE UN TRIPLETE DE BASES.

* NO EXISTE SOLAPAMIENTO. LOS TRIPLETES, SON CONTIGUOS, PERO NO SE SOLAPAN EN LA LECTURA DE LA PROTEÍNA.

Las 2 primeras bases de cada triplete son específicas y “casi definitivas” siendo la tercera base mas variable 

1 CC   --------Pro            6 CU   ---------Leu*--------   UU+Pu              GA+Pi---------Hys

2 AC   --------Tre            7 UC   ---------Ser*---------   AG+Pi              GA+Pu--------Gln

                                 3 GC   --------Ala            8 CG-----------Arg*--------   AG+Pu              AA+Pi--------Asn

4 GG   --------Gly                                                                               AA+Pu--------Lys

5 GU   --------Val                                                                               GA+Pi---------Asp

                     AUG--------Met          UGG---------Trp                           GA+Pu--------Glu

En los tripletes 1,2,3,4,5,6,7 y 8 cualquiera que sea la tercera base se codifica el mismo aminoácido. Leucina, Serina y Arginina* son codificadas por 6 tripletes diferentes. Metionina y Triptófano son codificadas por un solo triplete.

LA TERCERA BASE (según LEHNINGER: “PARECE QUE BAMBOLEA”) sirve para INDICAR LA TERMINACIÓN DEL TRIPLETE (Para evitar errores).

 

Procesos geológicos externos 2 EROSIÓN

Después de los procesos constructivos del relieve (orogénesis) comienzan los procesos destructores (gliptogénesis). en primer lugar se produce la meteorización de las rocas, que facilita el posterior proceso de EROSIÓN.

La EROSIÓN es la rotura, desgaste, arranque, desmenuzamiento y disolución que sufren las rocas de la superficie terrestre por la acción de los agentes geológicos externos y puede ser de dos tipos:                 

- EROSIÓN DIRECTA es la que realiza el propio agente el agua de los rios, el agua del mar, el hielo de los glaciares,...                                                                                                                                  - EROSIÓN INDIRECTA es la que ejercen los materiales arrastrados por el agente geológico que a su vez también se van desgastando.

- El VIENTO prácticamente no efectúa erosión directa, pero al arrastrar arenas a ras del suelo, estas golpearán las rocas por su parte baja y las irán erosionando formando rocas en seta. Si las rocas presentan zonas mas duras y zonas mas blandas, las arenas erosionarán las partes mas blandas respetando las duras y se formarán superficies alveolares (ver entrada del día 3 de noviembre de 2017).                                                                                                                               - Las AGUAS SALVAJES o de ARROYADA pueden actuar sobre materiales sueltos y forman surcos cada vez más anchos CÁRCAVAS dando lugar a paisajes muy degradados BAD-LANDS. En zonas donde abundan estos materiales las aguas de lluvia los van arrastrando pero las piedras grandes protegen de la lluvia a los materiales que tienen debajo formándose PIRÁMIDES DE TIERRA o CHIMENEAS DE HADAS (ver entrada del día 30 DE OCTUBRE DE 2017). Si actúan sobre rocas solubles, las irán disolviendo poco a poco y si son rocas calizas, por carbonatación irán formando surcos de crestas muy agudas denominados LENARES o LAPIACES (ver entrada del día 16 de enero de 2014).                                                                                                                             - Las AGUAS TORRENCIALES arrancan todos los materiales dejando una depresión en forma de embudo: la CUENCA DE RECEPCIÓN. (ver entrada del día 8 de enero de 2014).

- Las AGUAS FLUVIALES ejercen una potente acción erosiva en el cauce  del curso alto, excavando la parte baja, por lo que los valles fluviales tienen un perfil transversal en forma de V. En este curso es frecuente la formación de cavidades cilíndricas debido a la acción perforadora de una piedra grande cuando el agua la hace girar, son las MARMITAS DE GIGANTE, OLLAS O PILANCONES (ver entrada del día 13 de octubre de 2013), también son frecuentes cuando las aguas atraviesan macizos calizos la erosión de profundas y estrechas GARGANTAS o DESFILADEROS y al llegar a ciertos desniveles del terreno las aguas saltan al vacío formando CASCADAS O CATARATAS que poco a poco retroceden por la acción erosiva. (ver entrada del día 23 de abril de 2017)                                                                                                                                 - Las AGUAS SUBTERRÁNEAS por carbonatación van disolviendo las rocas calizas produciendo GALERÍAS, GRUTAS Y CAVERNAS. (ver entradas de los días 30 de enero de 2014 y 7 de mayo 2021)                                                                                                                                     - Las AGUAS MARINAS erosionan las rocas de la costa generando ACANTILADOS por la acción del oleaje.(ver entrada del  día 24 de mayo de 2017).                                                                - El HIELO DE LOS GLACIARES erosiona el fondo de los valles que adquieren una típica forma de U y las morrenas frontales, laterales y de fondo que arrastra el hielo ejercen una impresionante acción erosiva por su peso y por el peso del hielo de su parte alta, excavando el valle, las rocas del fondo aparecerán después completamente rayadas ROCAS ESTRIADAS (ver entrada del día 22 de febrero de 2015).

Los procesos erosivos que se producen en una región determinada dependen de:                                                - los AGENTES que actúen en esa región. (en los lugares secos y áridos será el viento el agente principal, en los lugares muy fríos será el hielo el agente predominante).                                               - los MATERIALES que constituyen la región. (la acción del agua es muy diferente en zonas donde predominan las rocas que se pueden disolver como las calizas o las rocas salinas, que en zonas donde las rocas sean insolubles como el granito o las pizarras).                                                      - la TECTÓNICA de la región (la disposición de los materiales plegados, fracturados, en estratos horizontales, en estratos verticales, batolitos, coladas, etc.).                                                                        Estos factores serán determinantes en el efecto erosivo que se producirá y por tanto en el resultado final del proceso y en el tipo de relieve resultante.

En general las abruptas cumbres de las montañas jóvenes se irán desmoronando y desgastando lentamente y el relieve se suavizará, dando lugar a promontorios redondeados que con el tiempo desaparecerán, mientras tanto los procesos sedimentarios rellenarán las zonas más deprimidas, formándose un relieve plano denominado PENILLANURA, hasta que el siguiente proceso orogénico constructor vuelva a formar nuevas montañas y así comenzará de nuevo el ciclo.

Cromatina

La CROMATINA está formada por filamentos de DNA (ácido desoxirribonucléico) asociados a proteínas básicas o histonas, con gran apetencia por los colorantes y con estructura de fibra de 100 Å (Collar de perlas) o de 300 Å. La doble hélice de DNA se enrolla sobre octámeros de histonas formando los NUCLEOSOMAS. El NUCLEOSOMA es la unidad estructural de la CROMATINA. 

Imagen de la cromatina al microscopio electrónico

Existen dos tipos de cromatina:

1 La EUCROMATINA  que es responsable durante la INTERFASE de la síntesis de mRNA.

2 La HETEROCROMATINA es la encargada de formar los CROMOSOMAS en los procesos de división celular.

El DNA que constituye la cromatina se duplica en la INTERFASE.

CROMATINA y CROMOSOMAS (Son lo mismo en dos estados diferentes). La CROMATINA se condensa constituyendo los cromosomas en los procesos de MITOSIS y MEIOSIS.

WALDEYER y los cromosomas

Heinrich Wilhelm Gottfried Waldeyer  (1836-1921) estudió Matemáticas y Ciencias Naturales en la Universidad de Göttingen, interesándose luego por la Medicina se doctoró en el año 1861, trabajando como ayudante del Departamento de Fisiología y luego en Histología en la Universidad de Königsberg. Waldeyer se trasladó a la Universidad de Breslavia y alli impartió docencia de Histología, Anatomía y Patología, ocupando la Cátedra de Patología en esa Universidad. Mas tarde trabajó en Estrasburgo y después en el Charité de Berlín. Waldeyer fue un estudioso de las investigaciones de Santiago Ramón y Cajal y a él se debe la denominación de neurona con el que hoy se conocen las células nerviosas, Waldeyer además descubrió los cromosomas en el año 1888.