Las proteínas son sustancias orgánicas. Estos compuestos macromoleculares se caracterizan por una determinada composición y se descomponen en aminoácidos tras la hidrólisis. Las moléculas de proteína vienen en una amplia variedad de formas, muchas de las cuales están formadas por múltiples cadenas polipeptídicas. La información sobre la estructura de una proteína está codificada en el ADN, y el proceso de síntesis de proteínas se llama traducción.
Composición química de las proteínas
La proteína promedio contiene:
- 52 % de carbono;
- 7 % de hidrógeno;
- 12 % de nitrógeno;
- 21% de oxígeno;
- 3% de azufre.
Las moléculas de proteína son polímeros. Para entender su estructura, es necesario saber cuáles son sus monómeros, aminoácidos.
Aminoácidos
Por lo general, se dividen en dos categorías: que ocurren constantemente y que ocurren ocasionalmente. Los primeros incluyen 18 monómeros proteicos y 2 amidas más: los ácidos aspártico y glutámico. A veces solo hay tres ácidos.
Estos ácidos se pueden clasificar de muchas maneras: por la naturaleza de las cadenas laterales o la carga de sus radicales, también se pueden dividir por el número de grupos CN y COOH.
Estructura primaria de la proteína
La secuencia de aminoácidos en una cadena proteica determinasus posteriores niveles de organización, propiedades y funciones. El principal tipo de enlace entre los monómeros es el péptido. Se forma separando hidrógeno de un aminoácido y un grupo OH de otro.
El primer nivel de organización de una molécula de proteína es la secuencia de aminoácidos que contiene, simplemente una cadena que determina la estructura de las moléculas de proteína. Consiste en un "esqueleto" que tiene una estructura regular. Esta es una secuencia repetitiva -NH-CH-CO-. Las cadenas laterales separadas están representadas por radicales de aminoácidos (R), sus propiedades determinan la composición de la estructura de las proteínas.
Incluso si la estructura de las moléculas de proteína es la misma, pueden diferir en propiedades solo por el hecho de que sus monómeros tienen una secuencia diferente en la cadena. La disposición de los aminoácidos en una proteína está determinada por genes y dicta ciertas funciones biológicas a la proteína. La secuencia de monómeros en moléculas responsables de la misma función suele ser cercana en diferentes especies. Tales moléculas, de organización igual o similar y que realizan las mismas funciones en diferentes tipos de organismos, son proteínas homólogas. La estructura, propiedades y funciones de las futuras moléculas ya se establecen en la etapa de síntesis de la cadena de aminoácidos.
Algunas características comunes
La estructura de las proteínas ha sido estudiada durante mucho tiempo y el análisis de su estructura primaria nos permitió hacer algunas generalizaciones. La mayoría de las proteínas se caracterizan por la presencia de todos los veinte aminoácidos, de los cuales hay especialmente muchos glicina, alanina, ácido aspártico, glutamina y poco triptófano, arginina, metionina,histidina. Las únicas excepciones son ciertos grupos de proteínas, por ejemplo, las histonas. Son necesarios para el empaquetamiento del ADN y contienen mucha histidina.
Segunda generalización: en las proteínas globulares no hay patrones generales en la alternancia de aminoácidos. Pero incluso los polipéptidos que tienen una actividad biológica distante tienen pequeños fragmentos idénticos de moléculas.
Estructura secundaria
El segundo nivel de organización de la cadena polipeptídica es su disposición espacial, que está respaldada por enlaces de hidrógeno. Asignar hélice α y pliegue β. Parte de la cadena no tiene una estructura ordenada, estas zonas se denominan amorfas.
La hélice alfa de todas las proteínas naturales es diestra. Los radicales laterales de los aminoácidos en la hélice siempre miran hacia afuera y están ubicados en lados opuestos de su eje. Si no son polares, se agrupan en un lado de la espiral, dando como resultado arcos que crean las condiciones para la convergencia de diferentes secciones de la espiral.
Los pliegues beta - espirales muy alargadas - tienden a ubicarse uno al lado del otro en la molécula de proteína y forman capas plegadas β paralelas y no paralelas.
Estructura proteica terciaria
El tercer nivel de organización de una molécula de proteína es el plegamiento de espirales, pliegues y secciones amorfas en una estructura compacta. Esto se debe a la interacción de los radicales laterales de los monómeros entre sí. Estas conexiones se dividen en varios tipos:
- se forman puentes de hidrógeno entre radicales polares;
- hidrofóbico– entre grupos R no polares;
- fuerzas de atracción electrostática (enlaces iónicos) – entre grupos cuyas cargas son opuestas;
- puentes disulfuro entre radicales de cisteína.
El último tipo de enlace (–S=S-) es una interacción covalente. Los puentes disulfuro fortalecen las proteínas, su estructura se vuelve más duradera. Pero tales conexiones no son necesarias. Por ejemplo, puede haber muy poca cisteína en la cadena polipeptídica, o sus radicales están ubicados cerca y no pueden crear un "puente".
El cuarto nivel de organización
No todas las proteínas forman una estructura cuaternaria. La estructura de las proteínas en el cuarto nivel está determinada por el número de cadenas polipeptídicas (protómeros). Están interconectados por los mismos enlaces que el nivel de organización anterior, a excepción de los puentes disulfuro. Una molécula consta de varios protómeros, cada uno de los cuales tiene su propia estructura terciaria especial (o idéntica).
Todos los niveles de organización determinan las funciones que realizarán las proteínas resultantes. La estructura de las proteínas en el primer nivel de organización determina con mucha precisión su papel posterior en la célula y en el cuerpo como un todo.
Funciones de las proteínas
Es difícil siquiera imaginar la importancia del papel de las proteínas en la actividad celular. Arriba, examinamos su estructura. Las funciones de las proteínas dependen directamente de ello.
Desempeñando una función de construcción (estructural), forman la base del citoplasma de cualquier célula viva. Estos polímeros son el material principal de todas las membranas celulares cuandoforman complejos con lípidos. Esto también incluye la división de la célula en compartimentos, cada uno de los cuales tiene sus propias reacciones. El hecho es que cada complejo de procesos celulares requiere sus propias condiciones, especialmente el pH del medio juega un papel importante. Las proteínas construyen particiones delgadas que dividen la célula en los llamados compartimentos. Y el fenómeno en sí se llama compartimentación.
La función catalítica es regular todas las reacciones de la célula. Todas las enzimas son proteínas simples o complejas en origen.
Cualquier tipo de movimiento de los organismos (trabajo de los músculos, movimiento del protoplasma en una célula, parpadeo de los cilios en los protozoos, etc.) es realizado por proteínas. La estructura de las proteínas les permite moverse, formar fibras y anillos.
La función de transporte consiste en que muchas sustancias se transportan a través de la membrana celular mediante proteínas transportadoras especiales.
La función hormonal de estos polímeros queda inmediatamente clara: varias hormonas tienen una estructura proteica, por ejemplo, la insulina, la oxitocina.
La función de repuesto está determinada por el hecho de que las proteínas pueden formar depósitos. Por ejemplo, valgumina de huevo, caseína de leche, proteínas de semillas vegetales: almacenan una gran cantidad de nutrientes.
Todos los tendones, las articulaciones, los huesos del esqueleto y las pezuñas están formados por proteínas, lo que nos lleva a su siguiente función: el apoyo.
Las moléculas de proteína son receptores, que llevan a cabo el reconocimiento selectivo de ciertas sustancias. En este papel son especialmente conocidas las glicoproteínas y las lectinas.
Lo más importantefactores de inmunidad: los anticuerpos y el sistema del complemento por origen son proteínas. Por ejemplo, el proceso de coagulación de la sangre se basa en cambios en la proteína fibrinógeno. Las paredes internas del esófago y el estómago están revestidas con una capa protectora de proteínas mucosas: licinas. Las toxinas también son proteínas en origen. La base de la piel que protege el organismo de los animales es el colágeno. Todas estas funciones proteicas son protectoras.
Bueno, la última función es regulatoria. Hay proteínas que controlan el trabajo del genoma. Es decir, regulan la transcripción y la traducción.
No importa cuán importante sea el papel de las proteínas, los científicos han desentrañado la estructura de las proteínas durante mucho tiempo. Y ahora están descubriendo nuevas formas de utilizar este conocimiento.
