La proteína es la base de la vida celular y corporal. Al realizar una gran cantidad de funciones en los tejidos vivos, implementa sus principales capacidades: crecimiento, actividad vital, movimiento y reproducción. En este caso, la propia célula sintetiza una proteína, cuyo monómero es un aminoácido. Su posición en la estructura primaria de la proteína está programada por el código genético, que se hereda. Incluso la transferencia de genes de una célula madre a una célula hija es solo un ejemplo de la transferencia de información sobre la estructura de una proteína. Esto la convierte en una molécula que es la base de la vida biológica.
Características generales de la estructura de las proteínas
Las moléculas de proteína sintetizadas en una célula son polímeros biológicos.
En una proteína, el monómero es siempre un aminoácido y su combinación forma la cadena primaria de la molécula. Se denomina estructura primaria de una molécula de proteína, que posteriormente, espontáneamente o bajo la acción de catalizadores biológicos, se modifica en una estructura secundaria, terciaria o de dominio.
Estructura secundaria y terciaria
Proteína secundariaLa estructura es una modificación espacial de la cadena primaria asociada con la formación de enlaces de hidrógeno en las regiones polares. Por esta razón, la cadena se pliega en bucles o se retuerce en espiral, lo que ocupa menos espacio. En este momento, la carga local de las secciones de la molécula cambia, lo que desencadena la formación de una estructura terciaria, una globular. Las secciones engarzadas o helicoidales se tuercen en bolas con la ayuda de enlaces disulfuro.
Las bolas en sí te permiten formar una estructura especial que se necesita para realizar las funciones programadas. Es importante que incluso después de tal modificación, el monómero de la proteína sea un aminoácido. Esto también confirma que durante la formación de la estructura secundaria, y luego la terciaria y cuaternaria de la proteína, la secuencia primaria de aminoácidos no cambia.
Caracterización de monómeros de proteínas
Todas las proteínas son polímeros, cuyos monómeros son aminoácidos. Estos son compuestos orgánicos que son sintetizados por una célula viva o ingresan como nutrientes. De estos, una molécula de proteína se sintetiza en los ribosomas utilizando la matriz de ARN mensajero con un gran gasto de energía. Los aminoácidos en sí son compuestos con dos grupos químicos activos: un radical carboxilo y un grupo amino ubicado en el átomo de carbono alfa. Es esta estructura la que permite que la molécula se llame alfa-aminoácido capaz de formar enlaces peptídicos. Los monómeros de proteínas son solo alfa-aminoácidos.
Formación de enlaces peptídicos
Un enlace peptídico es un grupo químico molecular formado por átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Se forma en el proceso de separación del agua del grupo carboxilo de un alfa-aminoácido y del grupo amino de otro. En este caso, el radical hidroxilo se separa del radical carboxilo que, al combinarse con el protón del grupo amino, forma agua. Como resultado, dos aminoácidos están conectados por un enlace polar covalente CONH.
Solo los alfa-aminoácidos, monómeros de las proteínas de los organismos vivos, pueden formarlo. Es posible observar la formación de un enlace peptídico en el laboratorio, aunque es difícil sintetizar selectivamente una molécula pequeña en solución. Los monómeros de proteínas son aminoácidos, y su estructura está programada por el código genético. Por lo tanto, los aminoácidos deben estar conectados en un orden estrictamente designado. Esto es imposible en una solución en condiciones de equilibrio caótico y, por lo tanto, todavía es imposible sintetizar artificialmente una proteína compleja. Si se cuenta con equipos que permitan un orden estricto de ensamblaje de la molécula, su mantenimiento será bastante costoso.
Síntesis de proteínas en una célula viva
En una célula viva, la situación se invierte, ya que tiene un aparato de biosíntesis desarrollado. Aquí, los monómeros de las moléculas de proteína se pueden ensamblar en moléculas en una secuencia estricta. Está programado por el código genético almacenado en los cromosomas. Si es necesario sintetizar una cierta proteína o enzima estructural, el proceso de leer el código de ADN y formar una matriz (yARN) a partir del cual se sintetiza la proteína. El monómero se unirá gradualmente a la cadena polipeptídica en crecimiento en el aparato ribosomal. Al finalizar este proceso, se creará una cadena de residuos de aminoácidos, que espontáneamente o durante el proceso enzimático formarán una estructura secundaria, terciaria o de dominio.
Regularidades de la biosíntesis
Deben destacarse algunas características de la biosíntesis de proteínas, la transmisión de información hereditaria y su implementación. Se encuentran en el hecho de que el ADN y el ARN son sustancias homogéneas que consisten en monómeros similares. Es decir, el ADN está formado por nucleótidos, al igual que el ARN. Este último se presenta en forma de ARN informativo, de transporte y ribosómico. Esto significa que todo el aparato celular encargado de almacenar la información hereditaria y la biosíntesis de proteínas es un todo único. Por lo tanto, el núcleo celular con ribosomas, que también son moléculas de ARN de dominio, debe considerarse como un aparato completo para almacenar genes y su implementación.
La segunda característica de la biosíntesis de una proteína, cuyo monómero es un alfa-aminoácido, es determinar el orden estricto de su unión. Cada aminoácido debe ocupar su lugar en la estructura proteica primaria. Esto está asegurado por el aparato descrito anteriormente para el almacenamiento y la implementación de información hereditaria. Pueden ocurrir errores en él, pero serán eliminados por él. En caso de ensamblaje incorrecto, la molécula se destruirá y la biosíntesis comenzará de nuevo.
