Las Proteínas: Estructura y Función
Introducción
Las proteínas son constituyentes químicos fundamentales e imprescindibles en la materia viva porque:
- Expresan la información genética: las proteínas ejecutan las órdenes dictadas por los ácidos nucleicos.
- Son sustancias "plásticas": actúan como materiales de construcción y reparación de las estructuras celulares. Solo excepcionalmente sirven como fuente de energía.
- Tienen actividad biológica: participan en procesos de transporte, regulación, defensa, reserva, etc.
Las proteínas desempeñan un mayor número de funciones en las células de todos los seres vivos.
Los Aminoácidos
Los aminoácidos son las unidades básicas que forman las proteínas. Su composición química incluye un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo o ácido (-COOH) unidos a un átomo de carbono (-C-). Las otras dos valencias de ese carbono se saturan con un átomo de hidrógeno (-H) y un grupo químico variable denominado radical (-R).
En la naturaleza existen unos 80 aminoácidos diferentes, pero solo unos 20 forman parte de las proteínas.
Los aminoácidos esenciales son aquellos que un organismo no puede sintetizar y deben ser suministrados con la dieta. Los aminoácidos no esenciales son aquellos que el organismo puede sintetizar.
Para la especie humana, son esenciales ocho aminoácidos: arginina, treonina, metionina, lisina, valina, triptófano, leucina, isoleucina y fenilalanina. Además, la histidina se considera esencial durante el crecimiento, pero no para el adulto.
Clasificación de los aminoácidos
- Apolares: La cadena R posee grupos hidrófobos que se unen con otros mediante fuerzas de Van der Waals.
- Apolares alifáticos: Cadena R de naturaleza alifática.
- Apolares aromáticos: Anillos aromáticos.
- Polares sin carga: La cadena R tiene grupos polares capaces de formar puentes de hidrógeno con otros grupos polares.
- Polares con carga: Grupos polares cargados:
- Ácidos: R aporta un grupo carboxilo cargado negativamente (aniónicos).
- Básicos: R tiene grupos amino cargados positivamente.
Estructura Tridimensional de las Proteínas
La estructura tridimensional es un factor determinante en la actividad biológica de las proteínas. Cada nivel estructural se construye a partir del anterior.
Estructura Primaria
La estructura primaria está representada por la sucesión lineal de aminoácidos que forman la cadena peptídica. Indica qué aminoácidos componen la cadena y el orden en que se encuentran. Este ordenamiento está predeterminado en el ADN y define la especificidad de cada proteína.
Estructura Secundaria
La estructura secundaria está representada por la disposición espacial que adopta la cadena peptídica (estructura primaria) a medida que se sintetiza en los ribosomas. Se debe a los giros y plegamientos que sufre como consecuencia de la capacidad de rotación del carbono y la formación de enlaces débiles (puentes de hidrógeno).
Estructura Terciaria
La estructura terciaria se refiere a los superplegamientos y enrollamientos de la estructura secundaria, formando estructuras tridimensionales geométricas complejas que se mantienen por enlaces fuertes (puentes disulfuro entre dos cisteínas) y otros débiles (puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, interacciones iónicas e interacciones hidrofóbicas). Al alcanzar este nivel, la mayoría de las proteínas adquieren su actividad biológica o función.
Muchas proteínas tienen una estructura terciaria globular, caracterizada por ser solubles en disoluciones acuosas, como la mioglobina o muchos enzimas. Sin embargo, no todas las proteínas forman estructuras terciarias. Algunas mantienen su estructura secundaria alargada, dando lugar a las proteínas filamentosas, insolubles en agua y disoluciones salinas, idóneas para funciones estructurales (ej. colágeno, queratina).
Estructura Cuaternaria
La estructura cuaternaria está representada por el acoplamiento de varias cadenas polipeptídicas, iguales o diferentes, con estructuras terciarias que se autoensamblan mediante enlaces débiles no covalentes. No todas las proteínas poseen esta estructura. Algunos ejemplos de proteínas con estructura cuaternaria son la hemoglobina y algunos enzimas.