Proteínas: Estructura y función de las proteínas

Las proteínas son sustancias orgánicas. Estos compuestos de alto peso molecular se caracterizan por una cierta composición y se descomponen en aminoácidos durante la hidrólisis. Las moléculas de proteína pueden ser de una variedad de formas, muchas de ellas están compuestas de varias cadenas polipeptídicas. La información sobre la estructura de la proteína se codifica en el ADN, y el proceso de síntesis de moléculas de proteínas se llama traducción.

Composición química de las proteínas

La proteína promediada contiene:

• 52% de carbono;
• 7% de hidrógeno;
• 12% de nitrógeno;
• 21% de oxígeno;
• 3% de azufre.

Las moléculas de proteínas son polímeros. Para comprender su estructura, es necesario averiguar cuáles son sus monómeros – aminoácidos.

Aminoácidos

Se dividen en dos categorías: ocurren constantemente ya veces ocurren. El primero incluye 18 monómeros de proteínas y 2 más amidas: ácido aspártico y ácido glutámico. A veces sólo hay tres ácidos.

Estos ácidos se pueden clasificar de diferentes maneras: por la naturaleza de las cadenas laterales o la carga de sus radicales, y también pueden dividirse por el número de grupos CN y COOH.

Estructura primaria de la proteína

La secuencia de aminoácidos en la cadena de proteínas determina sus niveles subsiguientes de organización, propiedades y funciones. El principal tipo de unión entre los monómeros es el péptido. Se forma por la eliminación de hidrógeno de una aminaxlota y el grupo OH de la otra.

El primer nivel de organización de una molécula de proteína es la secuencia de aminoácidos en ella, simplemente una cadena que determina la estructura de las moléculas de proteínas. Consiste en un "esqueleto" que tiene una estructura regular. Esta es una secuencia repetitiva de -NH-CH-CO-. Las cadenas laterales individuales están representadas por radicales de aminoácidos (R), cuyas propiedades determinan la composición de la estructura de las proteínas.

Incluso si la estructura de las moléculas de proteína es la misma, pueden diferir en propiedades sólo del hecho de que sus monómeros tienen una secuencia diferente en la cadena. El orden de los aminoácidos en la proteína está determinado por los genes y dicta ciertas funciones biológicas a la proteína. La secuencia de monómeros en moléculas responsables de la misma función es a menudo cercana en diferentes especies. Tales moléculas son iguales o similares en la organización y realizan las mismas funciones en diferentes especies de organismos – proteínas homólogas. La estructura, propiedades y funciones de las futuras moléculas se colocan ya en la etapa de síntesis de la cadena de aminoácidos.

Algunas características comunes

La estructura de las proteínas fue estudiada hace mucho tiempo, y un análisis de su estructura primaria permitió algunas generalizaciones. Para un mayor número de proteínas, es característica la presencia de los veinte aminoácidos, de los cuales hay especialmente glicina, alanina, ácido aspártico, glutamina y poco triptófano, arginina, metionina, histidina. Las excepciones son sólo unos pocos grupos de proteínas, por ejemplo, las histonas. Son necesarios para el envasado de ADN y contienen una gran cantidad de histidina.

La segunda generalización: en proteínas globulares no hay patrones generales en la alternancia de aminoácidos. Pero incluso en polipéptidos biológicos lejos de la actividad biológica, hay pequeños fragmentos idénticos de moléculas.

Estructura secundaria

El segundo nivel de organización de la cadena polipeptídica es su disposición espacial, que se mantiene debido a los enlaces de hidrógeno. Separar la α-hélice y el β-plegado. Parte de la cadena no tiene una estructura ordenada, tales zonas se llaman amorfo.

La espiral alfa de todas las proteínas naturales es la herida de la derecha. Los radicales laterales de aminoácidos en la hélice están siempre orientados hacia fuera y están situados en lados opuestos de su eje. Si son no polares, se agrupan en un lado de la espiral, dando lugar a arcos que crean condiciones para la convergencia de diferentes áreas espirales.

Los pliegues beta – espirales fuertemente alargadas – tienden a alinearse en la molécula de proteína lado a lado y forman capas paralelas y no paralelas.

Estructura terciaria de la proteína

El tercer nivel de organización de la molécula proteica es el plegado de espirales, pliegues y zonas amorfas en una estructura compacta. Esto es debido a la interacción de los radicales laterales de los monómeros entre sí. Dichos enlaces se dividen en varios tipos:

• Los enlaces de hidrógeno se forman entre los radicales polares;
• Hidrofóbico – entre grupos R no-polares;
• Fuerzas de atracción electrostática (enlaces iónicos) – entre grupos cuyas cargas son opuestas;
• Puentes disulfuro – entre los radicales de cisteína.

El último tipo de enlace (-S = S-) es una interacción covalente. Puentes disulfuro fortalecer las proteínas, su estructura se vuelve más duradera. Pero la presencia de tales conexiones no es necesaria. Por ejemplo, la cisteína puede ser muy pequeña en una cadena polipeptídica, o sus radicales están situados uno al lado del otro y no pueden crear un "puente".

El cuarto nivel de organización

La estructura cuaternaria no está formada por todas las proteínas. La estructura de las proteínas en el cuarto nivel está determinada por el número de cadenas polipeptídicas (protómeros). Están vinculados por los mismos vínculos que el nivel anterior de la organización, a excepción de los puentes disulfuro. La molécula consiste en varios protomers, cada uno de los cuales tiene su propia (o idéntica) estructura terciaria.

Todos los niveles de la organización determinan las funciones que desempeñarán las proteínas resultantes. La estructura de las proteínas en el primer nivel de la organización determina con gran precisión su función posterior en la célula y el organismo en su conjunto.

Funciones de las proteínas

Es difícil incluso imaginar cuán importante es el papel de las proteínas en la actividad de la célula. Arriba hemos considerado su estructura. Las funciones de las proteínas dependen directamente de ella.

Realizando una función estructural (estructural), forman la base del citoplasma de cualquier célula viva. Estos polímeros son el principal material de todas las membranas celulares cuando están complejados con lípidos. Esto también incluye la división de las células en compartimentos, en cada uno de los cuales sus reacciones proceder. El hecho es que para cada complejo de procesos celulares sus condiciones son requeridas, especialmente el pH del medio juega un papel importante. Las proteínas construyen particiones finas que dividen la célula en compartimentos llamados. Y el fenómeno mismo se llamó compartimentación.

La función catalítica es regular todas las reacciones celulares. Todas las enzimas de origen son proteínas simples o complejas.

Cualquier tipo de movimiento de los organismos (el trabajo de los músculos, el movimiento del protoplasma en la célula, el parpadeo de los cilios en los protozoarios, etc.) se lleva a cabo mediante proteínas. La estructura de las proteínas les permite moverse, formar fibras y anillos. La función de transporte es que muchas sustancias se transportan a través de la membrana celular por proteínas portadoras específicas.

El papel hormonal de estos polímeros es inmediatamente comprensible: una serie de hormonas en la estructura son proteínas, por ejemplo, la insulina, la oxitocina.

La función de reserva está determinada por el hecho de que las proteínas son capaces de formar depósitos. Por ejemplo, valgum de salmón, caseína de leche, proteínas de semillas de plantas – contienen un gran número de nutrientes.

Todos los tendones, las articulaciones articulares, los huesos del esqueleto, las pezuñas están formadas por proteínas, lo que nos lleva a su siguiente función – la de soporte.

Las moléculas de proteína son receptores, haciendo el reconocimiento selectivo de ciertas sustancias. En este papel, las glicoproteínas y las lectinas son especialmente conocidas.

Los factores más importantes de la inmunidad – los anticuerpos y el sistema del complemento por origen son las proteínas. Por ejemplo, el proceso de coagulación de la sangre se basa en cambios en la proteína del fibrinógeno. Las paredes internas del esófago y el estómago están revestidas con una capa protectora de proteínas mucosas – licinas. Las toxinas son también proteínas de origen. La base de la piel, que protege el cuerpo de los animales, es el colágeno. Todas estas funciones de las proteínas son protectoras.

Bueno, la última función es reguladora. Hay proteínas que controlan el trabajo del genoma. Es decir, regulan la transcripción y la traducción.

Cualquiera que sea la función de las proteínas, la estructura de las proteínas ha sido resuelta por los científicos durante mucho tiempo. Y ahora están abriendo nuevas maneras de usar este conocimiento.