Proteínas

PROTEÍNAS

Macromoléculas cuaternarias, abundantes en la materia viva. Involucradas en la mayoría de actividades celulares, cada tipo de célula posee una distribución, cantidad y especie de proteínas que determina el funcionamiento y la apariencia de esta. Por ejemplo una célula muscular difiere de otras por su gran contenido de proteínas contráctiles, como la miosina y la actina, a las que se debe, en gran parte su apariencia y su capacidad de contracción; así también la proteína llamada hemoglobina, que se encuentra en eritrocitos, tiene como función el transporte de oxígeno.

La mayor parte de las proteínas son específicas de cada especie; es decir, las proteínas varían un poco de una especie a otra. Algunas proteínas apenas son diferentes aún entre individuos de una misma especie, por lo que se considera que cada organismo es único, desde el punto de vista bioquímico. Sólo individuos genéticamente idénticos (gemelos idénticos o cepas de organismos cultivados en relación muy estrecha) presentan proteínas idénticas.

Funciones biológicas de las proteínas

Gracias a su gran heterogeneidad estructural, las proteínas asumen funciones muy variadas. Describir las funciones de las proteínas equivale a describir en términos moleculares todos los fenómenos biológicos. Podemos destacar las siguientes:

• Función enzimática. La gran mayoría de las reacciones metabólicas tienen lugar gracias a la presencia de un catalizador de naturaleza proteica específico para cada reacción. Estos biocatalizadores reciben el nombre de enzimas, del cual se hablara mas adelante.

• Función hormonal. Las hormonas son sustancias producidas por una célula y que una vez secretadas ejercen su acción sobre otras células dotadas de un receptor adecuado. Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la hormona del crecimiento, o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

• Función de transporte. En los seres vivos son esenciales los fenómenos de transporte, bien para llevar una molécula hidrofóbica a través de un medio acuoso (transporte de oxígeno o lípidos a través de la sangre) o bien para transportar moléculas polares a través de barreras hidrofóbicas (transporte a través de la membrana plasmática). Los transportadores biológicos son siempre proteínas.

• Función estructural. Cuando forma parte del armazón o cuerpo de otras estructuras celulares o tisulares. Tenemos como ejemplo al colágeno que se halla en el tejido conectivo, a la queratina presente en la piel, pelo, uñas, etc.

• Función de defensa. La propiedad fundamental de los mecanismos de defensa es la de discriminar lo propio de lo extraño. En bacterias, una serie de proteínas llamadas endonucleasas de restricción se encargan de identificar y destruir aquellas moléculas de DNA que no identifica como propias. En los vertebrados superiores, las inmunoglobulinas se encargan de reconocer moléculas u organismos extraños y se unen a ellos para facilitar su destrucción por las células del sistema inmunitario

• Función de movimiento. Todas las funciones de motilidad de los seres vivos están relacionadas con las proteínas. Así, la contracción del músculo resulta de la interacción entre dos proteínas, la actina y la miosina. El movimiento de la célula mediante cilios y flagelos está relacionado con las proteínas que forman los microtúbulos

• Funciones de reserva. La ovoalbúmina de la clara de huevo, la lactoalbúmina de la leche, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada, constituyen una reserva de aminoácidos para el futuro desarrollo del embrión.

• Funciones reguladoras. Muchas proteínas se unen al DNA y de esta forma controlan la transcripción génica. De esta forma el organismo se asegura de que la célula, en todo momento, tenga todas las proteínas necesarias para desempeñar normalmente sus funciones. Las distintas fases del ciclo celular son el resultado de un complejo mecanismo de regulación desempeñado por proteínas como la ciclina

 Aminoácidos

Los aas son las unidades (monómeros) que forman parte de las proteínas. Existen unos 300 aminoácidos distintos aunque la mayoría de las proteínas de los seres vivos contienen 20 aas distintos.

Los aminoácidos tienen en común un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos al mismo átomo de carbono, llamado carbono alfa, diferenciándose entre si por el grupo R llamado también “grupo sustituyente” o cadena lateral unida al carbono alfa. Estas son las que determinan la función del aa al darles diferentes propiedades. La glicina, el aminoácido más simple presenta un hidrógeno como grupo R o cadena lateral; la alanina un grupo metilo (-CH3).

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Con excepciones, las plantas sintetizan todos sus aminoácidos a partir de sustancias más simples. Las células humanas y animales fabrican algunos de importancia biológica, aunque no todos, si cuentan con la materia prima necesaria. Aquellos que los animales no pueden sintetizar, deben obtenerlos en la dieta: éstos son los llamados aminoácidos esenciales. Los animales tienen distintas capacidades de biosíntesis; lo que para un animal es un aminoácido esencial, para otro puede no serlo.

 Enlace peptídico y cadenas polipeptídicas

Los aminoácidos se unen unos con otros mediante un enlace covalente, de tipo amida, denominado enlace peptídico en el que el carbono del grupo carboxilo de una molécula se enlaza con el nitrógeno del grupo amino de otra. Esta reacción es de condensación, involucrando la liberación de una molécula de agua

Cuando dos aminoácidos se combinan, se forma un dipéptido; una cadena más larga recibe el nombre polipéptido. Una proteína se forma por una o varias cadenas de polipéptidos, considerándose como tal cuando la cadena presente más de diez mil aas.

El orden en el que estos aas se unen para constituir las proteínas esta determinado por el DNA.

Debe aclararse que una proteína difiere de otra en cuanto al número, tipo y secuencia de los aminoácidos que la conforman. Los veinte tipos que se encuentran en las proteínas biológicas podrían considerarse como letras de un alfabeto de proteínas, “los aas son a las proteinas, lo que las letras a las palabras” (Baker y Allen, 1972), de manera que cada proteína sería

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