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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.
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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.
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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.
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a-hélice |
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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.
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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.
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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.
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En algunas ocasiones, las
proteínas no adquieren ninguna estructura,
denominándose a esta conformación,
estructura al azar.
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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.
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.
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Propiedades de las proteínas
Las propiedades que
manifiestan las proteínas dependen de los
grupos radicales de los aminoácidos que las
componen.
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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.
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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.
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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.
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Funciones de las proteínas
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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.
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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.
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Transporte: algunas
proteínas tienen la capacidad de transportar
sustancias, como oxígeno o lípidos, o
electrones.
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Reserva energética:
proteínas grandes, generalmente con grupos
fosfato, sirven para acumular y producir
energía, si se necesita.
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Función homeostática:
consiste en regular las constantes del medio
interno, tales como pH o cantidad de agua.
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Función defensiva: las
inmunoglobulinas son proteínas producidas
por linfocitos B, e implicadas en la defensa
del organismo.
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Función hormonal:
algunas proteínas funcionan como mensajeros
de señales hormonales, generando una
respuesta en los órganos blanco.
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Función enzimática:
las enzimas funcionan como
biocatalizadores, ya que controlan las reacciones
metabólicas, disminuyendo la energía de
activación de estas reacciones.
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