Proteínas, orgánulos y enzimas: estructura y función de biomoléculas

Resumen

El texto describe la estructura terciaria de proteínas como la mioglobina y la hemoglobina, junto con la función de orgánulos celulares como el retículo endoplasmático y los lisosomas. También explica la bioluminiscencia, la hexoquinasa y los citocromos. Es útil para repasar conceptos de biología celular y bioquímica.

Puntos clave

La estructura terciaria es la disposición espacial de las proteínas, al no distribuirse los aminoácidos de forma homogénea.
La mioglobina es una proteína globular de 153 aminoácidos con grupo hemo, que almacena oxígeno en el músculo esquelético.
La hemoglobina tiene cuatro cadenas (dos alfa y dos beta) unidas a grupos hemo y cambia su estructura cuaternaria según esté oxigenada o no.
El retículo endoplasmático liso realiza la elongación y desaturación de ácidos grasos, mientras que el rugoso, con ribosomas, participa en la síntesis de proteínas.
Los lisosomas son vesículas con enzimas que hidrolizan polisacáridos, lípidos y proteínas en medio ácido.
Los citocromos son transportadores de electrones con grupos ferro-porfirina presentes en células aeróbicas.

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Estructura Terciaria de las Proteínas

Constituyen un nivel superior al de las secundarias que afecta a la disposición en el espacio, ya que no hay una distribución homogénea de aminoácidos (AAs). Entre las más importantes cuya estructura terciaria está identificada consideramos a la mioglobina, hemoglobina, lisozima, y la ribonucleasa, entre otros.

Mioglobina

Es globular y pequeña, con una cadena de 153 AAs. Contiene un grupo hemo ferroporfirínico idéntico al de la hemoglobina, así que puede causar oxidación y desoxigenación. Se halla en el músculo esquelético y en mayor proporción en mamíferos acuáticos, ya que tiene la capacidad de almacenar oxígeno y aumentar su difusión a través de la célula. Con 8 grupos rectos en formación de alfa-hélice y un contenido máximo de 23 AAs y un mínimo de 7 AAs, se mantiene gracias a los átomos metálicos que forman su estructura.

Hemoglobina

Tiene dos pares de cadenas: dos alfa de 141 AAs y dos cadenas beta con 146 AAs, unidas estas 4 cadenas a un grupo hemo por enlaces no covalentes. Cada cadena posee una disposición irregularmente plegada, pareciéndose también sus 4 cadenas en su estructura terciaria y también a la de la mioglobina. En casi todas las hemoglobinas existe un grupo ‘R’ que se coordina con un átomo de hierro que posee el grupo hemo. Esta proteína posee una estructura cuaternaria diferente según esté oxigenada o no, aunque la terciaria sigue igual, experimentando una rotación de 9º en las cadenas alfa y una de 7º en las cadenas beta, provocando cambios en sus puntos de contacto.

Bioluminiscencia

En algunos orgánulos celulares, en las que pueden producirse luminiscencia, se producen oxidoreducciones enzimáticas cuya variación de energía libre se utiliza para elevar su energía basal hasta un estado de excitación, y desde este estado, se vuelve a estado basal liberando energía que se acumula para generar energía luminosa.

Retículo Endoplasmático

Sistema cerrado de membranas interconectadas distribuidas en la matriz citoplasmática. Existen dos tipos de retículos, el liso y el rugoso. En el liso tiene lugar una elongación y desaturación de los ácidos grasos; en el rugoso, al que se encuentran adheridos los ribosomas, que son necesarios para la síntesis de proteínas.

Hexoquinasa

Es una enzima que cataliza la fosforilación de la glucosa y de otras hexosas. Tiene una afinidad superior por las aldohexosas que por las cetohexosas, y es inhibida por su propio producto en concentraciones elevadas (Glucosa-6-P), pero también puede verse inhibida por grupos sulfhidrilo y derivados arsenicales.

Lisosomas

Vesículas digestivas repletas de enzimas capaces de hidrolizar polisacáridos, lípidos y proteínas en medio ácido. Su forma de actuación se basa en unirse a las vesículas que contienen material fagocitado por endocitosis celular para degradar las moléculas grandes a otras más pequeñas que permitan atravesar la membrana y pasar al citoplasma.

Citocromo

Son proteínas trasferidoras de electrones que contienen grupos ferro-porfirina que solamente se encuentran en células aeróbicas y pueden encontrarse tanto en la membrana mitocondrial interna, donde realizan la transferencia de electrones hasta moléculas de oxígeno; o en el retículo endoplasmático, donde realizan el papel de transporte en las reacciones de hidroxilación.

Preguntas frecuentes

¿Qué función tiene el retículo endoplasmático rugoso?

El retículo endoplasmático rugoso tiene ribosomas adheridos, que son necesarios para la síntesis de proteínas. Se distingue del liso, que participa en la elongación y desaturación de ácidos grasos.

¿Para qué sirven los lisosomas?

Los lisosomas son vesículas digestivas que contienen enzimas capaces de hidrolizar polisacáridos, lípidos y proteínas en medio ácido. Degradan moléculas grandes en otras más pequeñas que pueden pasar al citoplasma.

¿Qué diferencia hay entre la mioglobina y la hemoglobina?

La mioglobina es una proteína globular con una sola cadena de 153 aminoácidos y se halla en el músculo esquelético. La hemoglobina tiene cuatro cadenas unidas a grupos hemo y cambia su estructura cuaternaria según esté oxigenada o no.