Las proteínas (polipéptidos, proteínas) son sustancias macromoleculares, que incluyen alfa-aminoácidos conectados por un enlace peptídico. La composición de las proteínas en los organismos vivos está determinada por el código genético. Por regla general, la síntesis utiliza un conjunto de 20 aminoácidos estándar.
Clasificación de proteínas
La separación de proteínas se realiza según diferentes criterios:
- La forma de una molécula.
- Composición.
- Funciones.
Según el último criterio, las proteínas se clasifican:
- Sobre la estructura.
- Nutritivo y sobrio.
- Transporte.
- Contratistas.
Proteínas estructurales
Estos incluyen elastina, colágeno, queratina, fibroína. Los polipéptidos estructurales están involucrados en la formación de las membranas celulares. Pueden crear canales o realizar otras funciones en ellos.
Proteínas de almacenamiento nutritivas
El polipéptido nutritivo es la caseína. Debido a esto, el organismo en crecimiento recibe calcio, fósforo yaminoácidos.
Las proteínas de reserva son semillas de plantas cultivadas, clara de huevo. Se consumen durante la etapa de desarrollo de los embriones. En el cuerpo humano, como en los animales, las proteínas no se almacenan en reserva. Deben obtenerse regularmente con alimentos, de lo contrario es probable que se desarrolle distrofia.
Transporte de polipéptidos
La hemoglobina es un ejemplo clásico de este tipo de proteínas. Otros polipéptidos implicados en el movimiento de hormonas, lípidos y otras sustancias también se encuentran en la sangre.
Las membranas celulares contienen proteínas que tienen la capacidad de transportar iones, aminoácidos, glucosa y otros compuestos a través de la membrana celular.
Proteínas contráctiles
Las funciones de estos polipéptidos están relacionadas con el trabajo de las fibras musculares. Además, proporcionan el movimiento de cilios y flagelos en protozoos. Las proteínas contráctiles cumplen la función de transportar orgánulos dentro de la célula. Debido a su presencia, se asegura un cambio en las formas celulares.
Ejemplos de proteínas contráctiles son la miosina y la actina. Vale la pena decir que estos polipéptidos se encuentran no solo en las células de las fibras musculares. Las proteínas contráctiles realizan sus tareas en casi todos los tejidos animales.
Características
Un polipéptido individual, la tropomiosina, se encuentra en las células. La proteína del músculo contráctil miosina es su polímero. Forma un complejo con la actina.
Las proteínas del músculo contráctil no se disuelven en agua.
Tasa de síntesis de polipéptidos
Está regulado por la tiroides yhormonas esteroides. Al penetrar en la célula, se unen a receptores específicos. El complejo formado penetra en el núcleo celular y se une a la cromatina. Esto aumenta la tasa de síntesis de polipéptidos a nivel genético.
Los genes activos aumentan la síntesis de ciertos ARN. Sale del núcleo, se dirige a los ribosomas y activa la síntesis de nuevas proteínas, enzimas u hormonas estructurales o contráctiles. Este es el efecto anabólico de los genes.
Mientras tanto, la síntesis de proteínas en las células es un proceso bastante lento. Requiere altos costos de energía y material plástico. En consecuencia, las hormonas no pueden controlar rápidamente el metabolismo. Su tarea clave es regular el crecimiento, la diferenciación y el desarrollo de las células del cuerpo.
Contracción muscular
Es un excelente ejemplo de la función contráctil de las proteínas. En el curso de la investigación, se descubrió que la base de la contracción muscular es un cambio en las propiedades físicas del polipéptido.
La función contráctil la realiza la proteína actomiosina, que interactúa con el ácido adenosina trifosfórico. Esta conexión va acompañada de la contracción de las miofibrillas. Tal interacción se puede observar fuera del cuerpo.
Por ejemplo, si las fibras musculares empapadas en agua (maceradas), desprovistas de excitabilidad, se exponen a una solución de trifosfato de adenosina, comenzará su fuerte contracción, similar a la contracción de los músculos vivos. Esta experiencia es de gran importancia práctica. El prueba el hecho de quela contracción muscular requiere una reacción química de las proteínas contráctiles con una sustancia rica en energía.
La acción de la vitamina E
Por un lado, es el principal antioxidante intracelular. La vitamina E protege las grasas y otros compuestos fácilmente oxidables de la oxidación. Al mismo tiempo, actúa como transportador de electrones y participa en las reacciones redox, que están asociadas con el almacenamiento de la energía liberada.
La deficiencia de vitamina E provoca la atrofia del tejido muscular: el contenido de la proteína contráctil miosina se reduce drásticamente y se reemplaza por colágeno, un polipéptido inerte.
Especificidad de la miosina
Se considera una de las proteínas contráctiles clave. Representa alrededor del 55 % del contenido total de polipéptidos en el tejido muscular.
Los filamentos (filamentos gruesos) de las miofibrillas están hechos de miosina. La molécula contiene una parte fibrilar larga, que tiene una estructura de doble hélice, y cabezas (estructuras globulares). La miosina contiene 6 subunidades: 2 cadenas pesadas y 4 cadenas ligeras ubicadas en la parte globular.
La tarea principal de la región fibrilar es la capacidad de formar haces de filamentos de miosina o protofibrillas gruesas.
En las cabezas se encuentran el sitio activo de ATPasa y el centro de unión a actina. Esto asegura la hidrólisis del ATP y la unión a los filamentos de actina.
Variedades
Los subtipos de actina y miosina son:
- Dineína de flagelos y ciliosprotozoos.
- Espectrina en membranas de eritrocitos.
- Neurostenina de las membranas perisinápticas.
Los polipéptidos bacterianos responsables del movimiento de diversas sustancias en un gradiente de concentración también se pueden atribuir a las variedades de actina y miosina. Este proceso también se llama quimiotaxis.
El papel del ácido trifosfórico de adenosina
Si pones filamentos de actomiosina en una solución ácida, agregas iones de potasio y magnesio, puedes ver que se acortan. En este caso, se observa la descomposición de ATP. Este fenómeno indica que la descomposición del ácido adenosín trifosfórico tiene cierta relación con un cambio en las propiedades fisicoquímicas de la proteína contráctil y, en consecuencia, con el trabajo de los músculos. Este fenómeno fue identificado por primera vez por Szent-Gyorgyi y Engelhardt.
La síntesis y descomposición del ATP son esenciales en el proceso de conversión de energía química en energía mecánica. Durante la descomposición del glucógeno, acompañada de la producción de ácido láctico, como en la desfosforilación de los ácidos trifosfórico de adenosina y fosfórico de creatina, no se requiere la participación de oxígeno. Esto explica la capacidad de un músculo aislado para funcionar en condiciones anaeróbicas.
El ácido láctico y los productos formados durante la descomposición de los ácidos trifosfórico de adenosina y creatina fosfórico se acumulan en las fibras musculares que se cansan cuando trabajan en un entorno anaeróbico. Como resultado, las reservas de sustancias se agotan, durante cuya división se libera la energía necesaria. Si un músculo cansado se coloca en un ambiente que contiene oxígeno,consumirlo Parte del ácido láctico comenzará a oxidarse. Como resultado, se forman agua y dióxido de carbono. La energía liberada se utilizará para la resíntesis de creatina fosfórica, ácidos trifosfóricos de adenosina y glucógeno de los productos de descomposición. Debido a esto, el músculo volverá a adquirir la capacidad de trabajar.
Músculo esquelético
Las propiedades individuales de los polipéptidos solo pueden explicarse mediante el ejemplo de sus funciones, es decir, su contribución a actividades complejas. Entre las pocas estructuras para las que se ha establecido una correlación entre las proteínas y la función de los órganos, el músculo esquelético merece una atención especial.
Su célula se activa mediante impulsos nerviosos (señales dirigidas por la membrana). Molecularmente, la contracción se basa en el ciclo de puentes cruzados a través de interacciones periódicas entre actina, miosina y Mg-ATP. Las proteínas de unión al calcio y los iones Ca actúan como mediadores entre los efectores y las señales nerviosas.
La mediación limita la velocidad de respuesta a los impulsos "on/off" y evita las contracciones espontáneas. Al mismo tiempo, algunas oscilaciones (fluctuaciones) de las fibras musculares del volante de los insectos alados no están controladas por iones o compuestos similares de bajo peso molecular, sino directamente por proteínas contráctiles. Debido a esto, son posibles contracciones muy rápidas que, después de la activación, proceden por sí solas.
Propiedades de cristal líquido de los polipéptidos
Al acortar las fibras muscularesel período de la red formada por protofibrillas cambia. Cuando una red de filamentos delgados ingresa a una estructura de elementos gruesos, la simetría tetragonal es reemplazada por la hexagonal. Este fenómeno puede considerarse una transición polimórfica en un sistema de cristal líquido.
Características de los procesos mecanoquímicos
Se reducen a la transformación de energía química en energía mecánica. La actividad ATP-asa de las membranas de las células mitocondriales es similar al acto del sistema de iosina de los músculos esqueléticos. También se observan características comunes en sus propiedades mecanoquímicas: se reducen bajo la influencia del ATP.
En consecuencia, una proteína contráctil debe estar presente en las membranas mitocondriales. Y él realmente está allí. Se ha establecido que los polipéptidos contráctiles están involucrados en la mecanoquímica mitocondrial. Sin embargo, también resultó que el fosfatidilinositol (lípido de membrana) también desempeña un papel importante en los procesos.
Extra
La molécula de proteína miosina no solo contribuye a la contracción de varios músculos, sino que también puede participar en otros procesos intracelulares. Esto, en particular, se trata del movimiento de los orgánulos, la unión de los filamentos de actina a las membranas, la formación y el funcionamiento del citoesqueleto, etc. Casi siempre, la molécula interactúa de una forma u otra con la actina, que es la segunda clave contráctil. proteína.
Se ha demostrado que las moléculas de actomiosina pueden cambiar de longitud bajo la influencia de la energía química liberada cuando un residuo de ácido fosfórico se escinde del ATP. En otras palabras, este procesoprovoca la contracción muscular.
El sistema ATP actúa como una especie de acumulador de energía química. Según sea necesario, se convierte directamente en uno mecánico a través de la actomiosina. Al mismo tiempo, no existe una etapa intermedia característica de los procesos de interacción de otros elementos: la transición a la energía térmica.
