Proteínas
Las proteínas son macromoléculas compuestas por los bioelementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, además de contener casi siempre azufre. Constituyen más del 50% del peso seco de las céulas animales y de las bacterias (porque en las células vegetales, la presencia de celulosa en su pared hace que los glúcidos sean más abundantes). Son las más versátiles de las moléculas orgánicas en cuanto a estructura y variedad de funciones que desempeñan, además de que el número de posibles tipos de proteínas es virtualmente infinito.
Composición de las proteínas
Son polímeros formados por la unión de subunidades menores: los aminoácidos, que se unen entre sí mediante el llamado enlace peptídico para formar cadenas llamadas en general péptidos. Según el número de aminoácidos, se habla de dipéptidos, tripéptidos,... oligopéptidos (hasta 10 aminoácidos) y polipéptidos, si el número es superior a diez. Una proteína contiene más de 50 aminoácidos (y a veces otras moléculas).
Los aminoácidos son moléculas sencillas que tienen en común el poseer un grupo funcional carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2) unidos al mismo átomo de carbono, llamado carbono α (alfa). A este mismo carbono α se une también una cadena lateral variable (grupo R) que es distinta para cada aminoácido, dando un total de sólo 20 aminoácidos proteicos diferentes como componentes básicos de todas las proteínas.
Así, la fórmula general de un aminoácido será la representada a continuación, donde sólo variará R de uno a otro aminoácido. Este grupo R puede ser un simple átomo de hidrógeno (aminoácido glicina, Gly), un metilo (alanina, Ala), una cadena ramificada (leucina, Leu), etc.
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| Fórmula general de un aminoácido. Modificado de: GYassineMrabetTalk✉This vector image was created with Inkscape. (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons | Fórmula semidesarrollada de un aminoácido. |
Enlace peptídico
La unión entre aminoácidos se realiza entre el grupo amino de uno y el grupo carboxilo de otro con pérdida de una molécula de agua:
En la cadena polipeptídica así formada quedarán siempre un grupo amino y un grupo carboxilo libres en los extremos de la cadena, estos grupos se nombran como N-terminal y C-terminal.
El enlace peptídico es un enlace muy rígido y tiene cierto carácter de doble enlace por lo que impide el giro entre los átomos de C y N. Los cuatro átomos implicados en el enlace (C=O, N-H) y los dos carbonos α de los aminoácidos que se unen se encuentran situados en un mismo plano. Los enlaces C-C y C-N sí pueden girar parcialmente y estos giros permiten el plegamiento espacial de las proteínas, que se describirán someramente en el siguiente apartado.
By Zlir'a (Own work) [CC0], via Wikimedia Commons
Funciones de la proteínas
Como ya se ha indicado antes, las proteínas muestran una gran variedad de funciones. De ellas mencionaremos sólo algunas de las más destacadas:
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| La desarrollan proteínas que servirán como sustancias nutritivas y fuente para el aporte de aminoácidos durante el desarrollo embrionario, por eso se encuentran en la clara de huevo (ovoalbúmina), leche (caseína), semilla de trigo (gluten). | |
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| Forman parte de estructuras a nivel celular como la membrana plasmática, citoesqueleto, cilios y flagelos, etc. En organismos pluricelulares se encuentran proteínas que dan soporte y resistencia a tejidos, como el colágeno del tejido conjuntivo o la queratina de la piel. | |
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| Algunas proteínas se encargan del transporte de sustancias, tanto a nivel de la membrana celular como entre órganos y tejidos diferentes en organismos pluricelulares. La más conocida es la hemoglobina que transporta el oxígeno en sangre. | |
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| Las proteínas actina y miosina forman las miofibrillas del músculo esquelético y llevan a cabo la contracción muscular. | |
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| Hay proteínas con función hormonal, como las hormonas pancreáticas insulina y el glucagón que regulan el nivel de glucosa en sangre o glucemia. La hormona del crecimiento hipofisaria también es una proteína. | |
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| Las enzimas son catalizadores de las reacciones químicas que constituyen el metabolismo celular, por lo que son imprescindibles para el correcto desarrollo de las funciones celulares y todas ellas son proteínas. Se nombran siempre según el tipo de reacción que catalizan con la terminación -asa, como hidrolasa, oxidorreductasa, deshidrogenasa, etc. | |
¿Cómo actúan las enzimas?
Las enzimas son biocatalizadores que aumentan la velocidad de las reacciones que tienen lugar en el seno de la célula sin modificarse o consumirse en la reacción, de modo que quedan disponibles para volver a actuar.
La enzima se une de forma temporal a la sustancia o sustancias que van a reaccionar, llamadas sustratos, por una zona específica llamada centro activo para formar el complejo enzima-sustrato. El centro activo proporciona las condiciones idóneas para que tenga lugar la reacción y, a continuación, se liberan los productos de la misma y la enzima queda disponible para una nueva reacción.
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