Definición de Proteína

Las proteínas, junto con los hidratos de carbono, los lípidos, y los nucleótidos, son una de las principales macromoléculas orgánicas que forman a todos los seres vivos. Son largas cadenas compuestas por moléculas más pequeñas llamadas aminoácidos, y se conocen como cadenas polipeptídicas.

Composición de una proteína

Los aminoácidos son los monómeros estructurales de las proteínas, y presentan una estructura básica en la que un carbono central une a un grupo amino, a un grupo carboxilo, un hidrógeno, y un grupo funcional lateral. La variación entre los aminoácidos se da a nivel de ese grupo funcional que se suele llamar grupo R. Así, encontramos una variedad de 20 aminoácidos diferentes que pueden combinarse de múltiples maneras para formar la enorme cantidad de proteínas que existen (aunque en la naturaleza hay muchos más aminoácidos, unos 700, pero no forman parte de las proteínas).

La combinación de aminoácidos se da a través de reacciones de condensación en las que el grupo amino de un aminoácido se une con el grupo carboxilo del aminoácido contiguo. Estas uniones se denominan uniones peptídicas. De esta manera, se forman largas cadenas de aminoácidos que pueden ir de unos cuantos eslabones hasta mil.

A continuación, se listan los 20 aminoácidos que forman a las proteínas:

- Glicina
- Prolina
- Alanina
- Valina
- Leucina
- Isoleucina
- Metionina
- Triptofano
- Fenilalanina
- Tirosina
- Treonina
- Serina
-Cisteína
- Lisina
- Arginina
- Histidina
- Asparagina
- Glutamina
- Ácido aspártico
- Ácido gutámico

Algunos de estos aminoácidos son esenciales y otros se catalogan como no esenciales. Estos últimos son los que nuestro cuerpo puede fabricar, mientras que los esenciales son aquellos que podemos adquirir únicamente de la dieta.

Estructura de las proteínas

La estructura de las proteínas está dada por las interacciones entre los grupos R de los diferentes aminoácidos que la componen, ya que se producen atracciones y repulsiones entre los átomos que los forman.

En una misma proteína, podemos encontrar cuatro niveles estructurales:

- La estructura primaria: Está dada únicamente por la secuencia de aminoácidos que componen a la proteína, es decir, la cantidad, identidad y orden de los mismos. Se trata del nivel estructural más básico.

- La estructura secundaria: Los grupos amino y carboxilo de los aminoácidos interactúan entre sí a través de puentes de hidrógeno, lo que provoca un plegamiento característico que puede darse de dos formas, hélices alfa u hojas plegadas beta. Dentro de una misma proteína, pueden aparecer los dos tipos de plegamientos en diferentes partes de la misma, como así también se producen giros (turns).

- Estructura terciaria: El siguiente nivel de plegamiento en una proteína depende de la interacción entre los grupos R de los aminoácidos que la componen. Dado que la variedad de secuencias de aminoácidos posible es enorme, existe también una gran variabilidad de estructuras terciaras que puedan formarse. Estas estructuras suelen ser globulares o fibrosas, muy intrincadas y determinan la disposición tridimensional de los átomos.

- Estructura cuaternaria: Por último, el nivel estructural más complejo se da cuando dos o más polipéptidos, cada uno con su propia estructura primaria, secundaria y terciara, se conectan entre sí formando una proteína más compleja. Cada polipéptido participante se denomina subunidad. A este nivel, la variabilidad estructural que se puede formar es aún superior y aumenta enormemente la diversidad de proteínas que se pueden encontrar en la naturaleza.

La estructura final de una proteína determina el tipo de relaciones químicas que puede establecer con otras proteínas, como así también con cualquier otra molécula que se encuentre en el organismo.

Tipos de proteínas y sus funciones en el organismo

Las proteínas cumplen una infinidad de funciones en nuestro organismo. Se dice que son los bloques estructurales que lo forman, pero también son clave para todas las funciones metabólicas y fisiológicas que se dan en todos los sistemas del cuerpo.

La función de una proteína está dada principalmente por su estructura, que a su vez está determinada por su composición química y las relaciones entre los grupos funcionales que la forman entre sí, y con los de otras moléculas circundantes, como hemos visto en el apartado anterior.

Dado que existe una enorme variedad de estructuras posibles que puede tener una proteína, también existe una gran diversidad de funciones que pueden realizar. A continuación, vemos los principales tipos de proteínas y las funciones que desempeñan en nuestro cuerpo:

- Enzimas: Ciertas proteínas funcionan como catalizadores biológicos al aumentar la velocidad en la que se producen las reacciones químicas dentro del organismo. Sin ellas, estas reacciones se producirían tan lentamente que sería incompatible con la vida.

- Proteínas estructurales: Hay proteínas que forman parte de la estructura de las células y de la matriz extracelular que forman al organismo, como por ejemplo la fibronectina, el colágeno, la actina, la tubulina, etc.

- Hormonas: Algunas proteínas, como la insulina, por ejemplo, cumplen funciones de regulación en el organismo, por lo que se catalogan como hormonas.

- Proteínas de transporte: Muchas proteínas, como las que forman los canales y bombas en las membranas celulares, tienen función de transporte de sustancias a través de ellas. Otras proteínas, como la albúmina, transportan diferentes sustancias (enzimas, hormonas, vitaminas, por ejemplo) de un lugar a otro del organismo a través del torrente sanguíneo.

- Anticuerpos: Cumplen con una función inmunológica, defendiendo al cuerpo de agentes extraños que podrían dañarlo.

- Proteínas almacenadoras: Algunas proteínas también cumplen la función de almacenar ciertas sustancias en el organismo. Un ejemplo de esto es la ferritina que almacena hierro.

Importancia de las proteínas

Las proteínas son tan importantes para el funcionamiento del organismo que gran parte de la maquinaria de una célula está abocada que la fabricación de éstas. Una célula animal puede sintetizar de 25.000 a 30.000 proteínas diferentes.

El estudio de la estructura de las proteínas y sus funciones ha permitido desarrollar prácticamente todos los fármacos conocidos hasta ahora, ya que la gran mayoría de ellos actúan sobre alguna proteína del cuerpo.

Además, muchas enfermedades como el Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, el mal de la vaca loca, entre otras, se deben a un mal plegamiento de proteínas que no pueden degradarse, por lo que entender su estructura puede contribuir a comprender la etiología de estas enfermedades como así también a encontrar posibles tratamientos.

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Referencias bibliográficas

• Curtis, H. y Cols. (2008). ‘’Biología’’. Séptima edición. Buenos Aires: Médica Panamericana.

• Apuntes y clases de cuando cursé la materia ‘’Química Biológica’’ en la Licenciatura en Ciencias Biológicas en la Universidad de Buenos Aires.

• Berg, J.M y Cols. (2008). ´´Bioquímica´´ Sexta edición. España: Editorial Reverté.

Autora

Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #102 de Definición MX , en 08/2021. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.

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