Propiedades de las proteínas y estructura terciaria

Propiedades de las proteínas

Caracter anfótero. Una molécula se denomina anfótera cuando puede comportarse como un ácido o base dependiendo del pH del medio donde se encuentre. Este es el caso de los aminoácidos: al tener un grupo carboxilo pueden desprender H+ protones, por lo que tienen carácter ácido; y por otra parte, al poseer un grupo amino, son capaces de aceptar H+ protones, por lo que también tienen un carácter básico. A un pH ácido, los protones del medio H+ son captados por el grupo carboxilo del aminoácido, neutralizándolo y quedando únicamente la carga en el grupo NH3+. Por el contrario, en un pH básico, el grupo NH3+ cederá un protón H+ al medio y el aminoácido quedará con una carga negativa.

Estereoisomería. Como el carbono α de los aminoácidos es asimétrico, se consideran dos estereoisómeros. El grupo amino se sitúa a la derecha para representar el estereoisómero D, y a la izquierda para representar el estereoisómero L. La mayoría de los aminoácidos que forman las proteínas son isómeros L, aunque también es posible encontrar D-aminoácidos en determinados compuestos biológicos, como en la pared bacteriana o en ciertos antibióticos.

Otras propiedades: La existencia de grupos polares (amino y carboxilo) permite a los aminoácidos formar puentes de hidrógeno, lo que hace que su punto de fusión y ebullición, así como su solubilidad en agua, sean mayores de lo esperado.

Estructura terciaria

Consiste en la disposición espacial tridimensional de la proteína. De la estructura terciaria depende la función de la proteína, por lo que cualquier cambio en la disposición de esta estructura puede provocar la pérdida de su actividad biológica. La estructura terciaria es un conjunto de plegamientos que se originan por la unión de las cadenas laterales de los aminoácidos. Estos enlaces entre las cadenas laterales pueden ser de cuatro tipos:

Puentes de disulfuro: constituyen fuertes enlaces covalentes entre dos grupos SH que pertenecen al aminoácido cisteína.
Fuerzas electroestáticas: se trata de enlaces de tipo iónico entre grupos con cargas eléctricas opuestas.
Puentes de hidrógeno: se establecen entre grupos polares en los que existen cargas parciales en su cadena lateral.
Fuerzas de Van der Waals o interacciones hidrofóbicas: son las uniones más débiles y se producen entre aminoácidos apolares.

Existen dos tipos de estructuras tridimensionales proteicas:

Globulares: poseen un alto grado de plegamiento y dan lugar a estructuras terciarias de forma redondeada.
Fibrilares: el plegamiento de la cadena polipeptídica es menor, por lo que la estructura terciaria de la proteína adquiere una forma más alargada.

Estructura cuaternaria

Esta estructura la presentan únicamente las proteínas que están constituidas por varias cadenas polipeptídicas, denominadas en este caso subunidades proteicas.

Funciones biológicas de las proteínas

Las proteínas realizan funciones muy variadas, entre las que destacan las siguientes:

Estructural: muchas proteínas forman estructuras celulares, como las membranas, los orgánulos o los flagelos.
Almacén de aminoácidos: algunas proteínas constituyen una fuente de reserva de aminoácidos, lo que permite la síntesis de proteínas, fundamentalmente durante los procesos embrionarios.
Fisiológica: las proteínas intervienen en los procesos homeostáticos (incluido el mantenimiento del pH), intervienen en los movimientos, algunas proteínas actúan como hormonas, etc.
Regulación genética: algunas proteínas participan en los procesos de activación e inactivación de la información genética.
Catalizadora: algunas proteínas actúan como biocatalizadores favoreciendo las reacciones químicas que se dan en los seres vivos. Estas proteínas se denominan enzimas.
Inmunidad: ciertas proteínas proporcionan la identidad molecular de los organismos vivos (antígenos), mientras que otras rechazan cualquier molécula extraña que se introduzca en el organismo (anticuerpos).

Diferencias entre ADN y ARN

Ambos se diferencian entre sí en varios aspectos:

La pentosa que constituye los nucleótidos del ADN es la desoxirribosa (constituye desoxirribonucleótidos), y la pentosa de los nucleótidos del ARN es la ribosa (constituye ribonucleótidos).
Respecto a las bases nitrogenadas, el ADN presenta A, T, C y G (nunca U); y el ARN contiene A, U, G y C (nunca T).
El ADN se encuentra situado en el núcleo de las células, mientras que el ARN se encuentra ubicado en el citoplasma.
El ADN contiene la información genética, por lo que regula y controla el funcionamiento de los seres vivos; y el ARN participa en la síntesis de proteínas.
La estructura del ADN suele ser una doble hélice, mientras que la del ARN suele ser una cadena simple.

Enlace nucleotídico

La unión entre diferentes nucleótidos para constituir una molécula de ADN o ARN se denomina enlace nucleotídico. De esta forma se obtiene un dinucleótido y se libera una molécula de agua. La unión entre los nucleótidos se produce entre la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato de otro nucleótido, no participando las bases nitrogenadas en estos enlaces. Se forman, por tanto, largas cadenas formadas por la secuencia de pentosas-fosfato, en las que las bases nitrogenadas quedan «colgando» de las cadenas. La secuencia de estas bases nitrogenadas es la que proporciona la especificidad del ácido nucleico.

Importancia de los nucleótidos

Los nucleótidos, además de constituir los ácidos nucleicos, llevan a cabo otras funciones básicas para los seres vivos.

Moléculas acumuladoras y donantes de energía: algunos nucleótidos con más de un grupo fosfato desempeñan esta función. Cuando existe energía disponible, una molécula de adenosín difosfato (ADP) la emplea en unir un tercer grupo fosfato, obteniéndose adenosín trifosfato (ATP). El enlace así constituido es altamente energético, lo que quiere decir que para constituirlo se requiere una cantidad considerable de energía, y que por tanto la rotura de este enlace liberará una gran cantidad de energía. De esta forma, el sistema ATP/ADP constituye una forma muy eficaz para almacenar la energía liberada en reacciones biológicas exotérmicas.
Adenosín monofosfato cíclico (AMPc): el AMPc es una molécula que permite la ejecución de varios procesos bioquímicos que en última instancia originan la respuesta celular. Actúa así como mediador entre la información externa y la respuesta final del individuo. Por esta razón, también se denomina segundo mensajero.
Moléculas con función coenzimática: ciertos dinucleótidos intervienen como coenzimas en algunas reacciones enzimáticas importantes. Coenzima es una molécula necesaria e imprescindible que tiene que estar unida a la enzima para que esta lleve a cabo su función. Algunos ejemplos de dinucleótidos que actúan como coenzimas son: nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+), flavin adenina dinucleótido (FAD). Estas tres coenzimas participan en reacciones de deshidrogenación, tomando protones y electrones de algunas moléculas y quedando como NADH y FADH2, respectivamente.