Proteinas y el rol de los aminoácidos en las proteínas

Objetivos

• Definir qué es una proteína.
• Averiguar el rol de los aminoácidos en las proteínas.
• Explorar la función biológica de este tipo de macromolécula biológica.
• Descubrir la composición de las proteínas, así como también su estructura.
• Establecer la importancia de las proteínas en los organismos vivos.
• Informar acerca del gran rango de funciones de las proteínas.
• Investigar el efecto del déficit y  exceso de proteínas, incluyendo el desarrollo o padecimiento de ciertas enfermedades relacionadas a tales.

Introducción

Cuando se examina una célula con el microscopio o se analiza su actividad eléctrica o bioquímica, esencialmente se están observando proteínas. Las proteínas son polímeros compuestos de unidades manométricas que se conocen como aminoácidos. Todos los aminoácidos tienen un grupo amino y otro carboxilo y el grupo radical es el que varía. Ya que una molécula de proteína se elabora a partir de una larga cadena de esos aminoácidos, cada uno ligado a su vecino por un enlace peptídico covalente, también serán denominadas poli péptidos. El esqueleto poli peptídico se forma a partir de una secuencia repetida de átomos a lo largo de la cadena. Unida a esta cadena repetitiva se encuentra cualquiera de las cadenas laterales de los 20 aminoácidos, es decir, las partes de los aminoácidos que no intervienen en la formación del enlace peptídico. Estas cadenas laterales le otorgan a cada aminoácido sus propiedades únicas. Las proteínas tienen muchos roles, incluyendo funciones de catálisis, soporte estructural, movimiento, transportadoras, reguladoras, e inmunológicas. Las proteínas las encontramos inmersas en la membrana plasmática, formando los canales y las bombas que controlan el pasaje de nutrientes y de otras moléculas pequeñas hacia la al interior de la célula y al exterior. Es por esto, que fácilmente se puede establecer que las proteínas son sin duda alguna las biomoléculas mas versátiles encontradas en los organismos vivos.

Estructura de los aminoácidos

Estructura Fundamental—una amina y un ácido—N

Las proteínas son principalmente polímeros que cuentan con alrededor de 20 aminoácidos distintos que van unidos entre sí por medio de un enlace al que se le conoce como enlace peptídico. Cada aminoácido cuenta con dos grupos funcionales muy importantes que conforman su estructura: -COOH (grupo carboxilo) y NH2 (grupo amino). Este grupo amino está en el carbono vecino al grupo carboxilo. La identidad de un aminoácido en particular está determinada por el grupo especifico que se simboliza como grupo –R, que está unido al átomo de carbono que tiene el grupo amino.

Ionización de aminoácidos

El grupo carbonilo es un ácido reacciona con el grupo amino que tiene un carácter básico. Los grupos amino y carboxilo tienen formas conjugadas de acido/base respectivamente. Estas dependen del pH de la solución en la que se encuentran. Cuando estos dos grupos interactúan, el grupo acido transfiere un protón a la base. El resultante llega a ser un ion dipolo, compuesto en el que el anión y el catión pertenecen a una misma molécula dando como resultado una carga neta de 0. A esta reacción donde se somete aminoácidos y proteínas con cualquier especie de carga a un campo eléctrico se le llama electroforesis.

Aminoácidos comunes

Existen 20 aminoácidos comunes que se encuentran en las proteínas. Su ubicación en la cadena polimérica depende del código genético, o el ADN que está presente en nuestros genes. Cuando el cuerpo humano no es capaz de sintetizar ocho de los aminoácidos que necesita para elaborar proteínas, estos deben ser adquiridos por medio de la dieta.

A estos aminoácidos que el cuerpo no es capaz de fabricar a través de los procesos metabólicos normales del cuerpo, se les conoce como aminoácidos esenciales. Una cadena de 10 o más aminoácidos se le es conocida como un polipéptido. Si el peso molecular del polipéptido excede de 10,000, ya se le puede llamar proteína.

Los 20 aminoácidos comunes, mostrados en la tabla anterior, se clasifican dependiendo de las propiedades de sus grupos R, en los siguientes 4 grupos:

1. Aminoácidos con un grupo R no polar.

2. Aminoácidos con grupo R polar, sin carga.

3. Aminoácidos con grupo R con carga negativa.

4. Aminoácidos con grupo R con carga positiva.

A ambos aminoácidos con carga R negativa y positiva se les conoce como aminoácidos básicos respectivamente. A los aminoácidos con grupo R polar sin carga se les conoce como grupo R hidrofílico y a los aminoácidos con grupo R no polar se les conoce como grupo R hidrófobo.

Quiralidad

El enlazamiento de un carboxilo, una amina, un grupo R, y un hidrogeno a un carbono que está ubicado en el centro hace que este carbono sea quiral, así el aminoácido puede ser ópticamente atractivo. Cuando hablamos de quiralidad, nos referimos a un carbono central en donde sus 4 enlaces están unidos a grupos funcionales distintos. El código genético solo emplea L-aminoácidos (aminoácidos con el grupo amino primario orientado a la misma forma que el OH del gliceraldehido) para la construcción de proteínas.

Enlace Peptídico: formación de poli péptidos y proteínas

Un enlace peptídico es un enlace de amida que se forma entre los grupos amino y carboxílicos de dos aminoácidos. Un polímero de proteína se forma uniendo aminoácidos entre si mediante el enlace amida o el enlace peptídico. Este proceso ocurre en los organismos vivos a través de lo que sería la transcripción y de la traducción del código genético.

La formación del enlace peptídico modifica las características de ionización de los aminoácidos que lo constituyen, es decir que el grupo carboxilo del primer aminoácido y la función amina del segundo no pueden participar en un comportamiento acido-base los dos juntos una vez hayan sido unidos por el enlace peptídico, esto deja como una fuente principal de grupos ionizables las cadenas laterales R, a los grupos amino y carboxilos terminales.

Se le llama polipéptido a un péptido de tamaño suficientemente grande; hablando de más de 10 aminoácidos. Cuando el polipéptido es suficientemente grande y, cuando tiene una estructura tridimensional única y estable, se habla de una proteína. Este básicamente se estructura con el grupo amino libre a la izquierda y el grupo carboxilo libre a la derecha, se les llama terminal N o amino, y terminal c o carboxi. Mediante comenzamos agregando aminoácidos a la cadena, esta estructura química completa se vuelve engorrosa es decir con mayor dificultad y es ahí en donde recurrimos a la abreviaturas de los aminoácidos.

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