Proteínas: Estructura, Funciones y su Rol Vital en Biología Celular

Introducción a las Proteínas

Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por enlace peptídico (C=O-N-H). Un aminoácido posee un carbono central unido a un grupo carboxilo (ácido), un grupo amino, un hidrógeno y un radical (cadena lateral) que sirve para clasificar los diferentes aminoácidos.

Estructura de las Proteínas

Estructura Primaria

Es la secuencia lineal de aminoácidos que forman la proteína. De esta estructura depende fundamentalmente la función de la proteína.

Estructura Secundaria

En la secuencia de aminoácidos se establecen fuerzas débiles entre aminoácidos más o menos alejados. Estas interacciones pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas/hidrofílicas, y hacen que la molécula se pliegue. Existen dos formas principales: la alfa (α) hélice y la beta (β) lámina plegada. Estas se establecen por interacciones débiles entre aminoácidos cercanos en la cadena polipeptídica.

Estructura Terciaria

Es la disposición tridimensional global de la proteína, resultado del plegamiento de la estructura secundaria. En esta estructura se diferencian regiones de alfa (α) hélice, beta (β) lámina y regiones sin estructura definida (bucles o giros). Es en esta conformación cuando la proteína adquiere su funcionalidad biológica. La pérdida de esta estructura se conoce como desnaturalización.

Estructura Cuaternaria

Muchas proteínas se forman por la asociación de dos o más cadenas polipeptídicas (subunidades) unidas por puentes de hidrógeno u otras interacciones débiles. Un ejemplo clásico es la hemoglobina.

Base de la Funcionalidad Proteica

¿En qué se basa la funcionalidad de una proteína? La funcionalidad de una proteína se basa en su estructura primaria (la secuencia específica de aminoácidos que la componen) y en su estructura terciaria (la disposición tridimensional que adoptan estos aminoácidos en el espacio).

Funciones Biológicas de las Proteínas

• Transporte: Como la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre.
• Estructural: Por ejemplo, las histonas, proteínas que forman parte de la cromatina.
• Enzimática o Catalítica: Favorecen las reacciones del metabolismo, actuando como enzimas. Ejemplos incluyen la amilasa, proteasa y lipasa.
• Movimiento: La actina y la miosina son proteínas fundamentales en la contracción muscular.
• Identificación Celular: Las glucoproteínas en el glucocálix de la membrana plasmática permiten el reconocimiento celular.
• Hormonal: Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón, que regulan el metabolismo.
• Defensiva: Los anticuerpos son proteínas clave del sistema inmune que protegen al organismo.
• Homeostática: Actúan como disoluciones tampón (buffer), siendo anfóteras (pueden actuar como ácido o base) y ayudando a mantener el pH y otras condiciones estables dentro de la célula y el organismo.
• Receptora: Proteínas de membrana (a menudo periféricas o transmembrana) que identifican y se unen a señales externas, como hormonas o neurotransmisores.
• Reserva: Algunas proteínas almacenan nutrientes o energía, como la ovoalbúmina en el huevo.

Enzimas: Catalizadores Biológicos

Un tipo de inhibición alostérica es el llamado retroalimentación (o feedback negativo), en el que el producto final de una vía metabólica actúa como inhibidor de una enzima clave en una etapa temprana de la misma vía.