Hidrólisis por deshidratación
Los ciclos de reacciones biológicamente relevantes son una alternativa a un origen de la vida que surge de un estado estacionario alejado del equilibrio. Los ciclos implican un ritmo en el que los polímeros se sintetizan y se acumulan en compartimentos microscópicos llamados protocélulas, y dos ritmos en los que los monómeros y los polímeros se degradan químicamente mediante reacciones hidrolíticas. Experimentos recientes han demostrado que los polímeros se sintetizan a partir de mononucleótidos y se acumulan durante los ciclos de hidratación y deshidratación, lo que significa que la tasa de síntesis de polímeros durante la fase deshidratada del ciclo está equilibrada (pero no dominada) por la tasa de hidrólisis de polímeros durante la fase hidratada del ciclo. Además, la depuración debe equilibrarse con el proceso inverso de repurificación. Aquí describimos un modelo computacional que se inspiró en los resultados experimentales, puede generalizarse para acomodar otros parámetros de reacción y tiene poder de predicción cualitativo.
Hidrólisis de polímeros
Figura 4.1 Estructura atómica de la subunidad grande de un ribosoma de Haloarcula marismortui. Los ribosomas son grandes compuestos de ácido nucleico (ARN) y proteínas. En esta figura, las proteínas están coloreadas en azul y el ARN en ocre. (Crédito: por Yikrazuul. Los datos fueron tomados del PDB 3CC2, renderizados con PyMOL).
Comenzaremos ahora nuestro recorrido por los cuatro tipos principales de macromoléculas que se encuentran en los organismos vivos. El primer tipo de molécula, las proteínas, son máquinas moleculares que realizan el trabajo de las células. Tienen una enorme variedad de estructuras y funciones. Pero antes de profundizar en la relación entre la estructura de las proteínas y su función, debemos hablar de las macromoléculas.
Las macromoléculas biológicas son grandes moléculas, necesarias para la vida, que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas. Hay cuatro clases principales de macromoléculas biológicas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cada una de ellas es un importante componente de la célula y desempeña una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayor parte de la masa seca de una célula (recordemos que el agua constituye la mayor parte de su masa completa). Las macromoléculas biológicas son orgánicas, es decir, contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos menores.
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Como has aprendido, las macromoléculas biológicas son grandes moléculas, necesarias para la vida, que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas. Hay cuatro clases principales de macromoléculas biológicas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cada una de estas macromoléculas es un importante componente de la célula y desempeña una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayor parte de la masa seca de una célula -recordemos que el agua constituye la mayor parte de su masa completa-. Las macromoléculas biológicas son orgánicas, es decir, contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos menores.
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Como has aprendido, las macromoléculas biológicas son grandes moléculas, necesarias para la vida, que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas. Hay cuatro clases principales de macromoléculas biológicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); cada una de ellas es un componente celular importante y desempeña una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayor parte de la masa seca de una célula (recordemos que el agua constituye la mayor parte de su masa completa). Las macromoléculas biológicas son orgánicas, es decir, contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos menores.
La mayoría de las macromoléculas están formadas por subunidades individuales, o bloques de construcción, llamados monómeros. Los monómeros se combinan entre sí mediante enlaces covalentes para formar moléculas más grandes conocidas como polímeros. Al hacerlo, los monómeros liberan moléculas de agua como subproductos. Este tipo de reacción se conoce como síntesis de deshidratación, que significa “juntar perdiendo agua”.
Figura \ (\PageIndex{1}): En la reacción de síntesis de deshidratación representada arriba, dos moléculas de glucosa se unen para formar el disacárido maltosa. En el proceso, se forma una molécula de agua.