PROTEÍNAS
PROTEÍNAS
Las
proteínas son moléculas complejas imprescindibles para la estructura y función
de las células. Su nombre proviene del griego proteos que significa
fundamental, lo cual se relaciona con la importante función que cumplen para la
vida.
Ilustracion 1. Visión general de las proteínas
Fuente:Department of Molecular Biology and Biotechnology
Fuente:Department of Molecular Biology and Biotechnology
Mientras que los ácidos nucleicos transportan la información genética
de la célula, la responsabilidad básica de las proteínas es ejecutar las tareas
dirigidas por esa información. las proteínas son las más variadas de las macromoléculas
y cada célula contiene miles de proteínas diferentes que realizan una amplia
gama de funciones, entre ellas es servir como componentes estructurales de células
y tejidos, actuar en el transporte y almacenamiento de pequeñas moléculas, la propiedad
fundamental de las proteínas es su capacidad para actuar como enzimas, que
catalizan casi todas las reacciones químicas en los sistemas biológicos, de
este modo las proteínas dirigen virtualmente todas las actividades de la célula.
Las proteínas son polímeros
de 22 aminoácidos distintos, cada aminoácido consiste en un ácido de carbono
ligado a un grupo carboxilo, un grupo amino, un átomo de hidrogeno y una cadena
lateral. Las propiedades específicas de las diferentes cadenas
laterales de los aminoácidos determinan los papeles de cada aminoácido en la
estructura y función proteica. Los aminoácidos pueden agruparse en cuatro categorías,
dependiendo de las propiedades de las cadenas laterales y son: los aminoácidos no
polares, aminoácidos polares, aminoácidos básicos, aminoácidos ácidos
Ilustracion 2. Aminoácidos, se indican las abreviaturas
de tres y una letra para cada aminoácido
Los aminoácidos están unidos por enlaces peptídicos y estos polípetidos
son cadenas lineales de aminoácidos. La característica definitoria de las proteínas
es que son poli-péptidos con secuencias de aminoácidos específicos determinada
por el orden de nucleótidos por un gen. La secuencia de aminoácidos de una proteína
es solo el primer elemento de su estructura, en vez de ser cadenas prolongadas
de aminoácidos, las proteínas adoptan configuraciones tridimensionales características
que son cruciales para su función. Estas configuraciones de las proteínas son
interacciones entre sus aminoácidos constituyentes, así que la forma de la proteína
viene determinada por su secuencia de aminoácidos.
ESTRUCTURA PROTEICA
Ilustración 3. Estructura de las proteínas
Fuente: biologia.edu.ar
Estructura primaria
Las proteínas tienen múltiples niveles de estructura. La básica es la estructura primaria. La estructura primaria de una proteína es simplemente el orden de sus aminoácidos.
Por convención el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxilo final.
La estructura primaria de una proteína es simplemente el orden de sus aminoácidos. Por convención el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxilo final.Para encontrar datos sobre las estructura de , por ejemplo la hexoquinasa, navegue hasta Brookhaven Protein Data Bank 3D browser y entre hexokinase para la búsqueda, o SCOP (Structural Classification of Proteins) y use la referencia PDB número 1HKG.
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| Como consecuencia del establecimiento de enlaces peptídicos entre los distintos AA que forman la proteína se origina una cadena principal o "esqueleto" a partir del cual emergen las cadenas laterales de los aminoácidos - |
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| Estructura primaria de la Insulina: consta de dos cadenas de AA enlazadas por puentes disulfuro entre las cisteínas |
Ilustración 4. Cuadros de estructuras primarias
Fuente: biologia.edu.ar
Estructura secundaria
La estructura secundaria de una proteína es la que adopta espacialmente. Existen ciertas estructuras repetitivas encontradas en las proteínas que permiten clasificarlas en dos tipos: hélice alfa y lámina beta.
Una hélice alfa es una apretada hélice formada por una cadena polipeptídica. La cadena polipetídica principal forma la estructura central, y las cadenas laterales se extienden por fuera de la hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoácido n se une por puente hidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoácido que está tres residuos mas allá ( n + 4 ). De esta manera cada grupo CO y NH de la estructura central (columna vertebral o "backbone") se encuentra unido por puente hidrógeno.
Existen tres modelos de alfa hélice.
El tercero y mas completo modelo, muestra todos los puentes hidrógeno que mantienen la alfa-hélice. Las hélices generalmente están formadas por aminoácidos hidrófobos, en razón que son, generalmente, la máxima atracción posible entre dichos aminoácidos. Las hélices se observan, en variada extensión, prácticamente en todas las proteínas.
Ilustración 6. Puentes hidrógeno que mantienen la alfa-hélice.
Fuente: biologia.edu.ar
B-Las láminas beta son el otro tipo de estructura secundaria. Pueden ser paralelas o antiparalelas. Las anti-paralelas generalmente se ven así:
Ilustraciones 7. Laminas de proteínas
Fuente: biologia.edu.ar
Y los giros que tienen en su estructura :
Ilustración 8. Giros de la estructura
Fuente: biologia.edu.ar
Donde el aminoácido n se une por puente hidrógeno al aminoácido (n +3) .
Existe un tipo especial de modelo molecular para resaltar la estructura secundaria de las proteínas. Este tipo de modelo de proteína representa los segmentos de lámina-beta como cintas en flecha (ribbons) y las alfa hélices como como cintas en espiral.
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Ilustración 9. Prión en su forma PrPsc presenta gran proporción de láminas beta (43% láminas beta, 30% hélices alfa).
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Fuente: biologia.edu.ar
El resto de la cadena polipeptídica se referencia como un espiral al azar ("random coil"), y se dibuja como una fina línea. Por favor, note que espiral al azar o "random coil" es un nombre que lleva a confusión, dado que las proteínas están altamente organizadas, pero esta región no tiene una estructura secundaria con componentes difíciles de categorizar.
Estructura Terciaria
La estructura terciaria es la estructura plegada y completa en tres dimensiones de la cadena polipeptídica, la hexoquinasa que se usa como icono en esta página es una estructura tridimensional completa.
Ilustración 10. Estructura terciaria
Fuente: biorom.uma.es
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A diferencia de la estructura secundaria, la estructura terciaria de la mayor parte de las proteínas es específica de cada molécula, además, determina su función.
EL plegamiento terciario no es inmediato, primero se agrupan conjuntos de estructuras denominadas dominios que luego se articulan para formar la estructura terciaria definitiva. Este plegamiento está facilitado por uniones denominadas puentes disulfuro, -S-S- que se establecen entre los átomos de azufre del aminoácido cisteína.
Existen, sin embargo dos tipos de estructuras terciarias básicas:
- proteínas fibrosas, insolubles en agua, como la alfa queratina o el colágeno y
- proteínas globulares, solubles en agua.
Solo está presente si hay mas de una cadena polipeptídica. Con varias cadenas polipeptídicas, la estructura cuaternaria representa su interconexión y organización. Esta es la imagen de la hemoglobina, una proteína con cuatro polipéptidos, dos alfa-globinas y dos beta globinas. En rojo se representa al grupo hem (complejo pegado a la proteína que contiene hierro, y sirve para transportar oxígeno).
Ilustración 11. Estructura cuaternaria
Fuente: biologia.edu.ar
Este documental te podría servir para comprender más este tema de proteínas:
Referencias:
Raisman, J.,Gonzales, A.. (2007). Proteínas: de la estructura primaria a la cuaternaria. Hipertextos del àrea de la biología, Sitio web: http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/structup.htm#inicio
Muy ilustrativo y bien explicado, sumamente útil. Muchas graacias!!
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