Principio de Organización de las Macromoléculas
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Principio de organización de las macromoléculas. Lo conforman todas aquellas regularidades que presentan las macromoléculas. Incluye su condición de polímeros de monómeros o precursores sencillos, la unión estable de tipo covalente entre ellos, las interacciones que se establecen entre grupos químicos presentes en estos, lo que determina una conformación tridimensional específica y está muy relacionada con la función que desempeña cada macromolécula, entre otras.
Sumario
Macromoléculas
Las macromoléculas son biomoléculas complejas de elvado peso molecular, formadas por la polimerización de monómeros o precursores y cuyas propiedades dependen del tipo, la cantidad y la organización de estos monómeros en el polímero. Existe un grupo de características comunes a todas las macromoléculas que se recogen bajo el nombre de Principio de organización de las macromoléculas, entre las mencionadas características se puden citar al carácter polimérico, el carácter uniforme, el carácter lineal, el carácter tridimensional, el carácter informacional, la tendencia a la agregación, la relación estructura-función y el elevado peso molecular.
Criterios
Elevado peso molecular
El peso molecular de las macromoléculas se mide en una unidad de masa denominada "Dalton" (D), que equivale a 1/12 del peso atómico del isótopo más abundante del elemento carbono. Existen otras unidades derivadas que son más utilizadas como el kilodalton (kD), que equivale a 1000 dalton.Todas las macromoléculas presentan un peso superior a los 5 kD.
Carácter polimérico
Todas las macomoléculas son agregados poliméricos de componentes más sencillos llamados monómeros o precursores, unido cada uno al siguiente por medio de un enlace polimerizante de tipo covalente fuerte.
Carácter uniforme
El mismo tipo de precursor y el mismo tipo de enlace polimerizante forma a cada una de las macromoléculas. El enlace polimerizante aunque es distinto en cada una siempre es de tipo covalente, formado por condensación, donde los grupos químicos de dichos monómeros se combinan ocurriendo la pérdida de una molécula de agua.
Carácter lineal
Al carecer de ramificaciones se puede afirmar que son lineales, existen excepciones como algunos polisacáridos en los que pueden aparecer ramificaciones.
Carácter tridimensional
La macromolécula presenta una estructura compleja con una organización que ocupa las tres dimensiones. Para el estudio de esta estructura se ha dividido en niveles que van desde el primario hasta el cuaternario, donde cada uno de ellos posee un grado de organización diferente. Cada uno de estos niveles se estabiliza por interacciones débiles excepto el primario que tiene enlaces covalentes que unen a los monómeros lo que lo hace el nivel más estable. No todas las macromoléculas presentan estos niveles bien definidos por lo que se toma como modelo para su explicación a las proteínas.
Estructura primaria
Se refiere al orden de disposición de los monómeros en la cadena polimérica y también pude recibir el nombre de estructura primaria. Al ser su enlace polimerizante de tipo covalente este nivel es el más estable y el que determina el resto de los niveles estructurales. Todos los precursores tienen comprometidos sus dos extremos, uno con el que le anteede y otro con el que le sucede, excepto el primero y el último que presentan grupos libres. La diferencia que existe entre estos grupos libres es la que le proporciona la polaridad a la estructura.Cada uno de los precursores que forman parte de la cadena se denominan residuos pues han perdido una de sus partes en las formación del enlace polimerizante.
En el nivel primario se distinguen dos zonas:
- Monótona: compuesta por los elementos que integran el enlace polimerizante que se mantiene constante en cada tipo de polímero recibiendo el nombre de eje covalente. Esta zona permite diferenciar una macromolécula de otra, por ejemplo: las proteínas de los ácidos nucléicos; y diferenciar las macromoléculas del mismo tipo según el número de residuos.
- Variable: está formada por la parte variable en cada punto de la cadena provocado por la diferencia entre las características del precursor al que corresponda dicho punto. Esta zona permite diferenciar una macromolécula de otra del mismo tipo, por ejemplo: el glucagón de la insulina, donde ambas son macromoléculas del mismo tipo pero compuetas por distintos aminoácidos. Existen monosacáridos donde esta zona es monótona pues están formados por la polimerización del mismo precursor.
Estructura secundaria
Aquí se refiere a la forma que toma la cadena polimérica en sectores pequeños debido a las interacciones entre los elementos del eje covalente. Existen estructuras secundarias regulares e irregulares pero las que poseen un ordenamiento regular son las fundamentales, de ellas las dos formas más frecuentes son:
- Helicoidales:produciads por interacciones débiles intracatenarias pueden aparecer con giro a la derecha o a la izquierda.
- Plegadas: se muestra como una línea en forma de zigzag con ángulos bien definidos, descrita por el eje covalente. Si los sectores de esta línea tiene enfrentados los mismos estremos entonces e dice que son paralelos; si los extremos son opuestos reciben el nombre de antiparalelos.
Estructura terciaria
Conformación o disposición espacial que adoptan los átomos en la macromolécula y posee un carácter irregular. Esto es producido por los dobleces y plegamientos de la cadena que se establecen mediante interacciones débiles entre los elementos de la parte variable de la estructura primaria. Se pueden distinguir sectores con con una estructura secundaria regular y sectores con una estructura secundaria sin ordenamiento regular.
Estructura cuaternaria
Este nivel está definido solamente en las proteínas y se encuentra en estas cuando están formadas por más de una cadena polimérica conocidas con el nombre de subunidades. Estas subunidades presentan estructura terciaria y están unidas entre sí por interacciones débiles aunque existen excepciones como la cisteína.
Carácter informacional
La información que poseen las macromoléculas está estrechamente relacionada con la variedad de su estructura y cuanto mayor sea esta mayor será la información que posean. Esta información molecular les permite interactuar con de forma específica entre ellas mismas o con otras macromoléculas de diferente tipo y puede ser clasificada de dos en dos variantes:
- Información secuencial: la que está contenida en la secuencia de monómeros del polímero es decir en la estructura primaria y es en ella donde está contenida la informacioón de como deben ser ordenados los precursores durante la síntesis de la macromolécula, como debe ser construida su estructura tridimencional y donde eben comenzar y concluir los procesos a los que será sometida. Al estar determinada por la estructura primaria se puede decir que es la más estable.
- Información conformacional: se encuentre contenida en la estructura tridimencional y de acuerdo a lo analizado sobre la información secuencial podemos afirmar que esta determina la información conformacional. Este tipo de informacióm permite interacciones específicas en el espacio mediante determinados sitios que presenta la macromolécula en su estructura tridimencional donde interviene un macanismo denominado reconocimiento molecular que tiene una gran relevancia en el estudio de las proteínas.
Tendencia a la agregación
Las macromolécuals tienden a agregarse unas con otras proceso durante el que se forman grandes estructuras supramoleculares de gran complejidad. Este proceso pude ser realizado de dos formas: de forma covalente o de forma no covalente y sucede entre los grupos químicos de los precursores que no forman parte de del eje covalente provocando que no se rompa. Las anteriores uniones pueden formarse espontáneamente o madiante un proceso asistido por otras macromoléculas.
Relación estructura-función
La función realizada por cada una de las macromoléculas está directamente determinada por su estructura, o lo que es lo mismo, existe una estrecha relación entre la estructura primaria, la conformación y la función. Por lo tanto se puede afirmar que cualquier modificación en la estructura de la macromolécula provocaría un cambio o alteración de su función original.
Desnaturalización
Proceso producto del cual la maromolécula pierde su estructura tridimencional conservando la estructura primaria. Esto puede ser provocado por agentes desnaturalizantes que intervienen en la formación de las interacciones débiles desorganizando la estructura tridimencional de dicha macromolécula pero sin romper los enlaces covalentes lo que provova que su estructura primaria se mantenga intacta. Al mantenerse la estructura primaria esto hace posible la reversibilidad del proceso llevando a la macromolécula a sus condiciones originales. Uno de los agentes desnaturalizantes más conocidos es el calor.
Propiedades
Las características anteriores hacen que las macromoléculas presenten una serie de propiedades derivadas de ellas, entre las que se encuentran:
Difusión
Se refire a los movimientos de traslación que experimentan las moléculas colocadas en el seno de un fluido, la velocidad de dicho movimiento está determinada por diveross factores como la masa de las partículas, entre mayor sea su masa menor será esta velocidad. Teniendo en cuenta el elvado peso molecular de las macromoléculas no es difícil determinar que estas tendrán una velocidad de difusión muy lenta. A través de la medición de la velocidad de la macrmolécula existen equipos que pueden determinar su masa aproximada.
Diálisis
Proceso mediante el cual una sustancia disuelta en un fluido que está dividido en en dos compartimentos separados por una membrana povista de poros, es capaz de pasar de un compartimento a otro, aprovechando el potencial del gradiente electroquímico que se crea, hasta igualar su concentración a ambos lados de la menbrana. El gran volumen de las macromoléculas les impide pasar a través de estos poros por lo que les es ikmposible dializar. Desde el punto de vista experimental esta propiedad se utiliza en la purificación de macromoléculas de contaminantes de baja masa molecular.
Enlaces externos
Fuentes
- Cardellá-Hernández y otros autores. Bioquímica Médica I. Editorial: Ecimed, La Habana, 1999. ISBN 959-7132-15-X
- Colectivo de autores. Morfofisiología Humana I. Editorial: Ecimed, La Habana, 2007. ISBN 978-959-212-244-4
- Diccionario Terminológico de Ciencias médicas. Editorial: Revolucionaria, La Habana, 1984.
