Las proteínas, cuya función biológica se considerará hoy, son compuestos macromoleculares construidos a partir de aminoácidos. Entre todos los demás compuestos orgánicos, se encuentran entre los más complejos en su estructura. Según la composición elemental, las proteínas difieren de las grasas y los carbohidratos: además de oxígeno, hidrógeno y carbono, también contienen nitrógeno. Además, el azufre es un componente indispensable de las proteínas más importantes, y algunas contienen yodo, hierro y fósforo.
El papel biológico de la proteína es muy alto. Son estos compuestos los que constituyen la mayor parte de la masa de protoplasma, así como los núcleos de las células vivas. Las proteínas se encuentran en todos los organismos animales y vegetales.
Una o más funciones
El papel biológico y las funciones de sus diversos compuestos son diferentes. Como sustancia con una estructura química específica, cada proteína realiza una función altamente especializada. Solo en algunos casos puede realizar varios interconectados a la vez. Por ejemplo, la adrenalina, que se produce en la médula.glándulas suprarrenales, al entrar en el torrente sanguíneo, aumenta la presión arterial y el consumo de oxígeno, azúcar en la sangre. Además, es un estimulante del metabolismo, y en los animales de sangre fría también es un mediador del sistema nervioso. Como puede ver, realiza muchas funciones a la vez.
Función enzimática (catalítica)
Diversas reacciones bioquímicas que ocurren en los organismos vivos se llevan a cabo en condiciones suaves, en las que la temperatura es cercana a los 40°C, y los valores de pH son casi neutros. En estas condiciones, los caudales de muchos de ellos son despreciables. Por lo tanto, para que se realicen, se necesitan enzimas, catalizadores biológicos especiales. Casi todas las reacciones, excepto la fotólisis del agua, son catalizadas por enzimas en los organismos vivos. Estos elementos son proteínas o complejos de proteínas con un cofactor (molécula orgánica o ion metálico). Las enzimas actúan de forma muy selectiva, iniciando el proceso necesario. Entonces, la función catalítica discutida anteriormente es una de las que realizan las proteínas. El papel biológico de estos compuestos, sin embargo, no se limita a su aplicación. Hay muchas más características que veremos a continuación.
Función de transporte
Para la existencia de una célula, es necesario que entren en ella muchas sustancias, que le proporcionan energía y material de construcción. Todas las membranas biológicas están construidas en un comúnprincipio. Esta es una doble capa de lípidos, las proteínas están inmersas en ella. Al mismo tiempo, las regiones hidrofílicas de las macromoléculas se concentran en la superficie de las membranas y las "colas" hidrofóbicas se concentran en su espesor. Esta estructura permanece impermeable a componentes importantes: aminoácidos, azúcares, iones de metales alcalinos. La penetración de estos elementos en la célula se produce con la ayuda de proteínas de transporte que se encuentran incrustadas en la membrana celular. Las bacterias, por ejemplo, tienen una proteína especial que transporta la lactosa (azúcar de la leche) a través de la membrana externa.
Los organismos multicelulares tienen un sistema para transportar diversas sustancias de un órgano a otro. Estamos hablando principalmente de la hemoglobina (en la foto de arriba). Además, la albúmina sérica (proteína de transporte) está constantemente presente en el plasma sanguíneo. Tiene la capacidad de formar complejos fuertes con ácidos grasos formados durante la digestión de grasas, así como con varios aminoácidos hidrofóbicos (por ejemplo, con triptófano) y con muchas drogas (algunas penicilinas, sulfonamidas, aspirina). La transferrina, que media el transporte de iones de hierro en el cuerpo, es otro ejemplo. También podemos mencionar la ceruplasmina, que transporta iones de cobre. Entonces, hemos considerado la función de transporte que realizan las proteínas. Su papel biológico también es muy importante desde este punto de vista.
Función del receptor
Las proteínas receptoras son de gran importancia, especialmente para el soporte vital de los organismos multicelulares. están integradosen la membrana de la célula plasmática y sirven para percibir y transformar aún más las señales que ingresan a la célula. En este caso, las señales pueden ser tanto de otras células como del entorno. Los receptores de acetilcolina son actualmente los más estudiados. Están ubicados en una serie de contactos interneuronales en la membrana celular, incluso en las uniones neuromusculares, en la corteza cerebral. Estas proteínas interactúan con la acetilcolina y transmiten una señal a la célula.
El neurotransmisor que recibe la señal y la convierte debe eliminarse para que la célula tenga la oportunidad de prepararse para la percepción de otras señales. Para esto, se usa acetilcolinesterasa, una enzima especial que cataliza la hidrólisis de acetilcolina a colina y acetato. ¿No es cierto que la función receptora que realizan las proteínas también es muy importante? El papel biológico de la próxima función protectora del cuerpo es enorme. Uno simplemente no puede estar en desacuerdo con esto.
Función de protección
En el cuerpo, el sistema inmunitario responde a la aparición de partículas extrañas en él produciendo una gran cantidad de linfocitos. Son capaces de dañar elementos de forma selectiva. Tales partículas extrañas pueden ser células cancerosas, bacterias patógenas, partículas supramoleculares (macromoléculas, virus, etc.). Los linfocitos B son un grupo de linfocitos que producen proteínas especiales. Estas proteínas se liberan en el sistema circulatorio. Reconocen partículas extrañas, mientras forman un complejo altamente específico en la etapa de destrucción. Estas proteínas se llaman inmunoglobulinas. Las sustancias extrañas se llaman antígenos.que desencadenan una respuesta del sistema inmunitario.
Función estructural
Además de las proteínas que realizan funciones altamente especializadas, también existen aquellas cuya importancia es principalmente estructural. Gracias a ellos, se proporciona resistencia mecánica, así como otras propiedades de los tejidos de los organismos vivos. Estas proteínas incluyen, en primer lugar, colágeno. El colágeno (en la foto a continuación) en los mamíferos constituye aproximadamente una cuarta parte de la masa de las proteínas. Se sintetiza en las principales células que componen el tejido conjuntivo (llamadas fibroblastos).
Inicialmente, el colágeno se forma como procolágeno, su precursor, que se somete a un procesamiento químico en los fibroblastos. Luego se forma en forma de tres cadenas polipeptídicas retorcidas en espiral. Se combinan ya fuera de los fibroblastos en fibrillas de colágeno de varios cientos de nanómetros de diámetro. Estos últimos forman filamentos de colágeno, que ya se pueden ver al microscopio. En los tejidos elásticos (paredes de los pulmones, vasos sanguíneos, piel), la matriz extracelular, además del colágeno, también contiene la proteína elastina. Puede extenderse en un rango bastante amplio y luego volver a su estado original. Otro ejemplo de una proteína estructural que se puede dar aquí es la fibroína de seda. Se aísla durante la formación de la pupa de la oruga del gusano de seda. Es el componente principal de los hilos de seda. Pasemos a la descripción de las proteínas motoras.
Proteínas motoras
Y en la implementación de los procesos motores, el papel biológico de las proteínas es excelente. Hablemos brevemente de esta función. La contracción muscular es el proceso durante el cual la energía química se convierte en trabajo mecánico. Sus participantes directos son dos proteínas: la miosina y la actina. La miosina tiene una estructura muy inusual. Está formado por dos cabezas globulares y una cola (una parte filamentosa larga). Aproximadamente 1600 nm es la longitud de una molécula. Los cabezales representan aproximadamente 200 nm.
La actina (en la foto de arriba) es una proteína globular con un peso molecular de 42 000. Puede polimerizarse para formar una estructura larga e interactuar de esta forma con la cabeza de miosina. Una característica importante de este proceso es su dependencia de la presencia de ATP. Si su concentración es lo suficientemente alta, el complejo formado por miosina y actina se destruye y luego se restaura nuevamente después de que ocurre la hidrólisis de ATP como resultado de la acción de la miosina ATPasa. Este proceso se puede observar, por ejemplo, en una solución en la que están presentes ambas proteínas. Se vuelve viscoso como resultado de la formación de un complejo de alto peso molecular en ausencia de ATP. Cuando se agrega, la viscosidad disminuye bruscamente debido a la destrucción del complejo creado, luego de lo cual comienza a recuperarse gradualmente como resultado de la hidrólisis de ATP. En el proceso de contracción muscular, estas interacciones juegan un papel muy importante.
Antibióticos
Seguimos revelando el tema "El papel biológico de las proteínas en el cuerpo". Un grupo muy grande y muy importante. Los compuestos naturales forman sustancias llamadas antibióticos. Son de origen microbiano. Estas sustancias son secretadas por tipos especiales de microorganismos. El papel biológico de los aminoácidos y las proteínas es indiscutible, pero los antibióticos cumplen una función especial muy importante. Inhiben el crecimiento de microorganismos que compiten con ellos. En la década de 1940, el descubrimiento y uso de antibióticos revolucionó el tratamiento de enfermedades infecciosas causadas por bacterias. Cabe señalar que, en la mayoría de los casos, los antibióticos no funcionan contra los virus, por lo que usarlos como medicamentos antivirales no es efectivo.
Ejemplos de antibióticos
El grupo de la penicilina fue el primero en ponerse en práctica. Ejemplos de este grupo son la ampicilina y la bencilpenicilina. Los antibióticos son diversos en su mecanismo de acción y naturaleza química. Algunos de los que se usan ampliamente en la actualidad interactúan con los ribosomas humanos, mientras que la síntesis de proteínas se inhibe en los ribosomas bacterianos. Al mismo tiempo, apenas interactúan con los ribosomas eucariotas. Por lo tanto, son destructivos para las células bacterianas y ligeramente tóxicos para los animales y los humanos. Estos antibióticos incluyen estreptomicina y levomicetina (cloranfenicol).
El papel biológico de la biosíntesis de proteínas es muy importante, y este proceso en sí tiene varias etapas. Solo hablaremos de ello en términos generales.
El proceso y el papel biológico de la biosíntesis de proteínas
Este proceso consta de varios pasos y es muy complejo. Ocurre en los ribosomas -orgánulos especiales. La célula contiene muchos ribosomas. E. coli, por ejemplo, tiene alrededor de 20 mil.
"Describir el proceso de biosíntesis de proteínas y su papel biológico" - tal tarea que muchos de nosotros recibimos en la escuela. Y para muchos ha sido difícil. Bueno, intentemos resolverlo juntos.
Las moléculas de proteína son cadenas polipeptídicas. Consisten, como ya sabes, en aminoácidos individuales. Sin embargo, estos últimos no son lo suficientemente activos. Para combinarse y formar una molécula de proteína, requieren activación. Ocurre como resultado de la acción de enzimas especiales. Cada aminoácido tiene su propia enzima sintonizada específicamente. La fuente de energía para este proceso es ATP (trifosfato de adenosina). Como resultado de la activación, el aminoácido se vuelve más lábil y se une bajo la acción de esta enzima al t-RNA, que lo transfiere al ribosoma (por eso, este RNA se llama transporte). Por lo tanto, los aminoácidos activados conectados con el ARNt ingresan al ribosoma. El ribosoma es una especie de transportador para ensamblar cadenas de proteínas a partir de los aminoácidos entrantes.
El papel de la síntesis de proteínas es difícil de sobrestimar, ya que los compuestos sintetizados realizan funciones muy importantes. Casi todas las estructuras celulares están formadas por ellos.
Entonces, hemos descrito en términos generales el proceso de biosíntesis de proteínas y su papel biológico. Esto concluye nuestra introducción a las proteínas. Esperamos que tengas ganas de continuar.
