-Los aminoácidos y las proteínas-

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PRÓTIDOS

Los Prótidos son biomoléculas orgánicas.
Están formados por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno.
En ocasiones aparecen Fósforo y Azufre.

Este grupo está compuesto por tres tipos de moléculas, que se clasifican atendiendo a su tamaño. Son los aminoácidos, los péptidos y las proteínas.

Aminoácidos

Son moléculas pequeñas, monómeros de los péptidos y las proteínas. Son cristalinos, casi todos dulces y presentan isomería, ya que poseen un carbono unido a cuatro radicales distintos (excepto en el caso de la Glicocola). Por ello, es un carbono asimétrico.
Uno de esos radicales siempre es un grupo ácido (carboxilo) y el otro es básico (amina)
.  El tercer grupo es un Hidrógeno y el cuarto es un radical, característico de cada aminoácido.

Los radicales confieren al aminoácido unas características propias. Por ello, estos radicales se utilizan como criterio de clasificación de los aminoácidos.

Formando parte de las proteínas existen 20 aminoácidos, que son  a – aminoácidos.
Existen otros muchos tipos de aminoácidos, pero no se asocian formando macromoléculas.

Lista de aminoácidos


Propiedades de los aminoácidos

  • Isomería

Al poseer un carbono asimétrico, los aminoácidos poseen isomerías.

Existe una forma D y otra forma L. Los isómeros D poseen en proyección lineal, el grupo amina (-NH2) hacia la derecha del carbono asimétrico, mientras que la isomería L presenta el grupo amina (-NH2) a la izquierda del carbono asimétrico.

Existen isómeros ópticos.
Las moléculas que desvían la luz polarizada a la derecha se denominan dextrógiras y se representan con el signo (+).
Las moléculas que desvían la luz polarizada a la izquierda se denominan levógiras y se representan con el signo (-).

  • Propiedades químicas

Los aminoácidos presentan cargas. Los aminoácidos pueden captar o ceder protones al medio, dependiendo del pH de la disolución en la que se encuentren. Si la disolución es ácida, los aminoácidos captan protones y se comportan como una base. Si la disolución es básica, ceden protones y se comportan como un ácido. Por tener este comportamiento, se dice que los aminoácidos son anfóteros.

El punto isoeléctrico es el valor de pH al que el aminoácido presenta una carga neta igual al cero.

LAS PROTEÍNAS Y LOS PÉPTIDOS

Los péptidos y las proteínas se forman por la unión de aminoácidos, mediante un enlace llamado enlace peptídico.

Enlace peptídico

Este enlace se establece entre el grupo carboxilo (-COOH)
del primer aminoácido y el grupo amina (-NH2)
del segundo aminoácido. La característica principal de este enlace radica en que no permite el giro de los elementos unidos por él, por lo que es un enlace rígido.
La rigidez de este enlace se debe a que los electrones del doble enlace, que posee el carbono del grupo carboxilo con el oxígeno, se moviliza hacia la unión entre el carbono carboxilo y el nitrógeno del grupo amina.

Los péptidos

Los péptidos son moléculas formadas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. El número de aminoácidos puede oscilar entre dos y cien; más de cien aminoácidos se considera una proteína. Incluso, si el número de aminoácidos es menor que cien, pero el peso molecular es mayor que 5.000 Daltons, la molécula sería una proteína.

Ejemplos de péptidos metabólicamente importantes son la insulina, el glucagón, la oxitocina o la vasopresina.

Las proteínas

Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. El número de aminoácidos suele ser mayor que cien y el peso molecular excede de los 5.000 Daltons.

La alternancia entre los enlaces rígidos (enlaces peptídicos) y los enlaces móviles (enlaces intraaminoácido) hace que estas moléculas adquieran una estructura bastante compleja.

Estas moléculas cumplen muchas y variadas funciones en los seres vivos.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS

Las proteínas adquieren una estructura que, a veces, resulta muy compleja. Esto es debido a las cargas que tienen los radicales de los aminoácidos y a la rigidez del enlace peptídico. Las cargas que posean esos radicales generan unas propiedades en las proteínas. La estructura de las proteínas nos sirve para confeccionar una clasificación de estas complejas moléculas. También, la estructura es la responsable de generar determinadas funciones que son esenciales para los seres vivos.

Estructura de las proteínas

La estructura de las proteínas se puede estudiar desde 4 niveles de complejidad, que son la estructura primaria, la estructura secundaria, la estructura terciaria y la estructura cuaternaria.

  • Estructura primaria

La estructura primaria de las proteínas hace referencia a la secuencia de aminoácidos que la componen, ordenados desde el primer aminoácido hasta el último. El primer aminoácido tiene siempre libre el grupo amina, por lo que se le da el nombre de aminoácido n-terminal.
El último aminoácido siempre tiene libre el grupo carboxilo, por lo que se denomina aminoácido c-terminal.

Para determinar la secuencia no basta con saber los aminoácidos que componen la molécula; hay que determinar la posición exacta que ocupa cada aminoácido.

La estructura primaria determina las demás estructuras de la proteína.

  • Estructura secundaria

La estructura secundaria de una proteína es un nivel de organización que adquiere la molécula, dependiendo de cómo sea la secuencia de aminoácidos que la componen. La rigidez del enlace peptídico, la capacidad de giro de los enlaces establecidos con el carbono asimétrico y la interacción de los radicales de los aminoácidos con la disolución en la que se encuentra, lleva a plegar la molécula sobre sí misma. Las conformaciones resultantes pueden ser la estructura en a-hélice, la b-laminar y la hélice de colágeno.

A-hélice

Es una estructura helicoidal dextrógira, es decir, que las vueltas de la hélice giran hacia la derecha.
Adquieren esta conformación proteínas que poseen elevado número de aminoácidos con radicales grandes o hidrófilos, ya que las cargas interactúan con las moléculas de agua que la rodean. La estructura se estabiliza, gracias a la gran cantidad de puentes de Hidrógeno que se establecen entre los aminoácidos de la espiral.

B-laminar

También se denomina hoja plegada o lámina plegada. Es una estructura en forma de zig-zag, forzada por la rigidez del enlace peptídico y la apolaridad de los radicales de los aminoácidos que componen la molécula. Se estabiliza creando puentes de Hidrógeno entre distintas zonas de la misma molécula, doblando su estructura. De este modo adquiere esa forma plegada.

Hélice de colágeno

Es una estructura helicoidal, formada por hélices más abiertas y rígidas que en la estructura de a-hélice. Esto es debido a la existencia de gran número de aminoácidos Prolina e Hidroxiprolina.
Estos aminoácidos tienen una estructura ciclada, en forma de anillo, formando una estructura, también rígida, en el carbono asimétrico, lo que le imposibilita girar.

n algunas ocasiones, las proteínas no adquieren ninguna estructura, denominándose a esta conformación, estructura al azar.

  • Estructura terciaria

La estructura terciaria es la forma que manifiesta en el espacio una proteína. Depende de la estructura de los niveles de organización inferiores. Puede ser una conformación redondeada y compacta, adquiriendo un aspecto globular. También puede ser una estructura fibrosa y alargada. La conformación espacial de la proteína condiciona su función biológica.

Las proteínas con forma globular reciben el nombre de esferoproteínas.
Las proteínas con forma filamentosa reciben el nombre de escleroproteínas.

  • Estructura cuaternaria

Cuando varias proteínas se unen entre sí, forman una organización superior, denominada estructura cuaternaria. Cada proteína componente de la asociación, conserva su estructura terciaria. La unión se realiza mediante gran número de enlaces débiles, como puentes de Hidrógeno o interacciones hidrofóbicas.

Propiedades de las proteínas

Las propiedades que manifiestan las proteínas dependen de los grupos radicales de los aminoácidos que las componen.

  • Solubilidad


    Los radicales de los aminoácidos permiten a las proteínas interaccionar con el agua. Si abundan radicales hidrófobos, la proteína será poco o nada soluble en agua. Si predominan los radicales hidrófilos, la proteína será soluble en agua.

  • Especificidad


    Aparece como consecuencia de la estructura tridimensional de la proteína. La especificidad puede ser de función, si la función que desempeña depende de esta estructura, o de especie, que hace referencia a la síntesis de proteínas exclusivas de cada especie.

  • Desnaturalización


    La conformación de una proteína depende del pH y de la temperatura de la disolución en la que se encuentre. Cambiando estas condiciones, también puede cambiar la estructura de la proteína. Esta pérdida de la conformación estructural natural se denomina desnaturalización. El cambio de pH produce cambios en las interacciones electrostáticas entre las cargas de los radicales de los aminoácidos. La modificación de la temperatura puede romper puentes de Hidrógeno o facilitar su formación. Si el cambio de estructura es reversible, el proceso se llama renaturalización.

Funciones de las proteínas

  • Función estructural


    Forman estructuras capaces de soportar gran tensión continuada, como un tendón o el armazón proteico de un hueso o un cartílago. También pueden soportar tensión de forma intermitente, como la elastina de la piel o de un pulmón. Además, forman estructuras celulares, como la membrana plasmática o los ribosomas.

  • Movimiento y contracción


    La actina y la miosina forman estructuras que producen movimiento. Mueven los músculos estriados y lisos. La actina genera movimiento de contracción en muchos tipos de células animales.

  • Transporte


    Algunas proteínas tienen la capacidad de transportar sustancias, como oxígeno o lípidos, o electrones.

  • Reserva energética


    Proteínas grandes, generalmente con grupos fosfato, sirven para acumular y producir energía, si se necesita.

  • Función homeostática


    Consiste en regular las constantes del medio interno, tales como pH o cantidad de agua.

  • Función defensiva


    Las inmunoglobulinas son proteínas producidas por linfocitos B, e implicadas en la defensa del organismo.

  • Función hormonal


    Algunas proteínas funcionan como mensajeros de señales hormonales, generando una respuesta en los órganos blanco.

  • Función enzimática


    Las enzimas funcionan como biocatalizadores, ya que controlan las reacciones metabólicas, disminuyendo la energía de activación de estas reacciones.

Holoproteínas


Compuestas únicamente por aminoácidos.


-Proteínas fibrosas

Poseen estructuras más simples, son insolubles en agua, y poseen funciones

estructurales o protectoras.

·Colágeno:
Tejido conectivo. Componente muy importante en la matriz extracelular de la piel, cartílago, tendones, huesos y córnea.

·
Miosina: proteína fibrosa implicada en la contracción muscular.

·
Queratina:
Exclusiva de mamíferos. Forma las faneras de estos animales (uñas, pelo, cuernos, pezuñas.

·Fibrina: Procede del fibrinógeno plasmático y participa en la coagulación de la sangre.

·
Elastina:
Proteína fibrosa y flexible gracias a que presenta una estructura irregular . Las redes de elastina se alargan o se doblan cuando son sometidas a algún esfuerzo. Presente en el tejido conjuntivo de estructuras elásticas (piel, cartílago, paredes de capilares sanguíneos).


-Proteínas globulares

Son más complejas, solubles en agua o disolventes polares y son las principales responsables de la actividad biológica de la célula. Destacan:

·

Actina

Responsable de la contracción muscular.

·

Albúminas

Función de transporte o de reserva de aminoácidos.

–

Ovoalbúmina

Clara del huevo.

–

Lactoalbúmina

Leche

–

Seroalbúmina

Suero sanguíneo. 

·

Globulinas

Solubles en disoluciones salinas.

–

Lactoglobulina

Leche.

–

Ovoglobulina

Huevo.

–

Seroglobulina

Sangre.

–

α

–globulina: Asociada a la hemoglobina.

–

Inmunoglobulinas

Forman los anticuerpos.

·
Histonas: Carácter básico, asociadas al ADN.