Las proteínas son polímeros biológicos con una estructura compleja. Tienen un alto peso molecular y consisten en aminoácidos, grupos prostéticos representados por inclusiones de vitaminas, lípidos y carbohidratos. Las proteínas que contienen carbohidratos, vitaminas, metales o lípidos se denominan complejas. Las proteínas simples consisten únicamente en aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
Péptidos
Independientemente de la estructura que tenga una sustancia, los monómeros de las proteínas son aminoácidos. Forman la cadena polipeptídica básica, a partir de la cual se forma la estructura fibrilar o globular de la proteína. Al mismo tiempo, la proteína solo se puede sintetizar en tejido vivo: en células vegetales, bacterianas, fúngicas, animales y de otro tipo.
Los únicos organismos que no pueden combinar monómeros de proteínas son los virus y los protozoos. Todos los demás son capaces de formar proteínas estructurales. Pero, ¿qué sustancias son los monómeros de proteínas y cómo se forman? Lea sobre esto y sobre la biosíntesis de proteínas, sobre los polipéptidos y la formación de una estructura proteica compleja, sobre los aminoácidos y sus propiedades.abajo.
El único monómero de una molécula de proteína es cualquier alfa-aminoácido. Una proteína es un polipéptido, una cadena de aminoácidos unidos. Dependiendo del número de aminoácidos involucrados en su formación, se aíslan dipéptidos (2 residuos), tripéptidos (3), oligopéptidos (contiene de 2 a 10 aminoácidos) y polipéptidos (muchos aminoácidos).
Revisión de la estructura de la proteína
La estructura de la proteína puede ser primaria, un poco más compleja - secundaria, aún más compleja - terciaria y la más compleja - cuaternaria.
La estructura primaria es una cadena simple en la que los monómeros de proteína (aminoácidos) están conectados a través de un enlace peptídico (CO-NH). La estructura secundaria es la hélice alfa o pliegues beta. La terciaria es una estructura de proteína tridimensional aún más complicada, que se formó a partir de la secundaria debido a la formación de enlaces covalentes, iónicos y de hidrógeno, así como a interacciones hidrofóbicas.
La estructura cuaternaria es la más compleja y es característica de las proteínas receptoras ubicadas en las membranas celulares. Esta es una estructura supramolecular (dominio) formada como resultado de la combinación de varias moléculas con una estructura terciaria, complementadas con grupos de carbohidratos, lípidos o vitaminas. En este caso, como en el caso de las estructuras primarias, secundarias y terciarias, los monómeros de las proteínas son alfa-aminoácidos. También están conectados por enlaces peptídicos. La única diferencia es la complejidad de la estructura.
Aminoácidos
Los únicos monómerosLas moléculas de proteína son alfa aminoácidos. Solo hay 20 de ellos, y son casi la base de la vida. Gracias a la aparición del enlace peptídico se hizo posible la síntesis de proteínas. Y la proteína misma después de eso comenzó a realizar funciones formadoras de estructuras, receptoras, enzimáticas, de transporte, mediadoras y otras. Gracias a esto, un organismo vivo funciona y es capaz de reproducirse.
El aminoácido alfa en sí es un ácido carboxílico orgánico con un grupo amino unido al átomo de carbono alfa. Este último se encuentra junto al grupo carboxilo. En este caso, los monómeros de proteínas se consideran sustancias orgánicas en las que el átomo de carbono terminal lleva un grupo amina y carboxilo.
Conexión de aminoácidos en péptidos y proteínas
Los aminoácidos se unen en dímeros, trímeros y polímeros a través de un enlace peptídico. Se forma por la escisión de un grupo hidroxilo (-OH) del sitio carboxilo de un alfa-aminoácido y del hidrógeno (-H) del grupo amino de otro alfa-aminoácido. Como resultado de la interacción, el agua se separa y un sitio C=O con un electrón libre cerca del carbono del residuo carboxilo permanece en el extremo carboxilo. En el grupo amino de otro ácido, hay un residuo (NH) con un radical libre existente en el átomo de nitrógeno. Esto permite conectar dos radicales para formar un enlace (CONH). Se llama péptido.
Variantes de alfa aminoácidos
Hay 23 alfa-aminoácidos conocidos. Ellos sonenumerados como: glicina, valina, alanina, isolecina, leucina, glutamato, aspartato, ornitina, treonina, serina, lisina, cistina, cisteína, fenilalanina, metionina, tirosina, prolina, triptófano, hidroxiprolina, arginina, histidina, asparagina y glutamina. Dependiendo de si pueden ser sintetizados por el cuerpo humano, estos aminoácidos se dividen en no esenciales y no esenciales.
El concepto de aminoácidos esenciales y no esenciales
El cuerpo humano puede sintetizar los elementos reemplazables, mientras que los esenciales deben provenir únicamente de los alimentos. Al mismo tiempo, tanto los ácidos esenciales como los no esenciales son importantes para la biosíntesis de proteínas, porque sin ellos la síntesis no puede completarse. Sin un aminoácido, incluso si todos los demás están presentes, es imposible construir exactamente la proteína que la célula necesita para realizar sus funciones.
Un error en cualquiera de las etapas de la biosíntesis, y la proteína ya no es adecuada, porque no podrá ensamblarse en la estructura deseada debido a una violación de las densidades electrónicas y las interacciones interatómicas. Por lo tanto, es importante que una persona (y otros organismos) consuman alimentos proteicos que contengan aminoácidos esenciales. Su ausencia en los alimentos conduce a una serie de trastornos del metabolismo de las proteínas.
El proceso de formación de un enlace peptídico
Los únicos monómeros de las proteínas son los alfa-aminoácidos. Se combinan gradualmente en una cadena polipeptídica, cuya estructura está prealmacenada en el código genético del ADN (o ARN, si se considera la biosíntesis bacteriana). Una proteína es una secuencia estricta de residuos de aminoácidos. Esta es una cadena ordenada en ciertouna estructura que realiza una función preprogramada en una celda.
Secuencia de pasos de la biosíntesis de proteínas
El proceso de formación de proteínas consiste en una cadena de pasos: replicación de una sección de ADN (o ARN), síntesis de información tipo ARN, su liberación en el citoplasma de la célula desde el núcleo, conexión con el ribosoma y la unión gradual de residuos de aminoácidos que son suministrados por el ARN de transferencia. Una sustancia que es un monómero de proteína participa en la reacción enzimática de eliminación de un grupo hidroxilo y un protón de hidrógeno, y luego se une a la cadena polipeptídica en crecimiento.
Así se obtiene una cadena polipeptídica que, ya en el retículo endoplásmico celular, se ordena en una estructura predeterminada y se complementa con un carbohidrato o un residuo lipídico, si se requiere. Esto se denomina proceso de "maduración" de la proteína, después de lo cual el sistema celular de transporte la envía a su destino.
Funciones de las proteínas sintetizadas
Los monómeros de proteínas son los aminoácidos necesarios para construir su estructura primaria. La estructura secundaria, terciaria y cuaternaria ya está formada por sí misma, aunque en ocasiones también requiere la participación de enzimas y otras sustancias. Sin embargo, ya no son imprescindibles, aunque sí lo son para que las proteínas realicen su función.
El aminoácido, que es un monómero de proteína, puede tener sitios de unión para carbohidratos, metales o vitaminas. La formación de una estructura terciaria o cuaternaria permite encontrar aún más lugares para los grupos de inserción. Esto le permite crear desdederivado de proteína que desempeña el papel de enzima, receptor, transportador de sustancias dentro o fuera de una célula, inmunoglobulina, componente estructural de una membrana u orgánulo celular, proteína muscular.
Las proteínas, formadas a partir de aminoácidos, son la única base de la vida. Y hoy se cree que la vida surgió justo después de la aparición del aminoácido y como resultado de su polimerización. Después de todo, es la interacción intermolecular de las proteínas lo que constituye el comienzo de la vida, incluida la vida inteligente. Todos los demás procesos bioquímicos, incluidos los energéticos, son necesarios para la implementación de la biosíntesis de proteínas y, como resultado, la continuación de la vida.
