Estructura de las Proteínas
Motivos de la Estructura Suprasecundaria
En las proteínas globulares se suelen encontrar determinadas asociaciones secundarias estrechamente asociadas que constituyen motivos estructurales y se repiten en diferentes regiones de la cadena peptídica. Las más corrientes son la unidad βαβ, el barril β, los meandros β y las grecas.
Dominios Estructurales
Los dominios estructurales de las proteínas están formados por determinadas combinaciones de hélices alfa y láminas beta, plegadas de manera estable e independiente para formar estructuras compactas que desempeñan funciones concretas. Existen proteínas con un único dominio y otras con varios, que suelen corresponder a diferentes funciones.
Estructura Cuaternaria y Funcionalidad Biológica
La estructura cuaternaria de las proteínas es responsable de su actividad biológica.
La estructura cuaternaria depende de la secuencia de los aminoácidos que componen cada una de las cadenas polipeptídicas.
El plegamiento cuaternario se realiza espontáneamente a partir de la estructura primaria, y recibe la ayuda de un grupo de proteínas, chaperonas, que aseguran el plegamiento correcto.
De todas las secuencias posibles que se pueden formar, las proteínas actuales son las que poseen las secuencias adecuadas que permiten adoptar conformaciones estables y capaces de desempeñar diversidad de funciones.
Cambios Conformacionales: Proteínas Alostéricas
Los enlaces covalentes que mantienen la estructura primaria son rígidos, pero los enlaces débiles que pliegan a la proteína pueden abrirse y volverse a cerrar. Las proteínas modifican ligeramente sus estructuras en respuesta a las condiciones ambientales.
Algunas proteínas producen cambios conformacionales entre dos estados, uno activo y otro inactivo.
Existe un grupo de proteínas, alostéricas, en las que los cambios conformacionales son inducidos por la unión de moléculas, llamadas ligandos, que provocan modificaciones de la estructura terciaria, cuaternaria o de ambas.
El alosterismo es un mecanismo que permite regular la actividad de una proteína (ligando, activador o inhibidor).
Funciones Biológicas de los Ácidos Nucleicos
El ADN
El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una macromolécula que desempeña dos funciones principales:
- Replicación: La doble hélice del ADN se replica. En primer lugar, se libera de las histonas y luego se abre de manera que cada hebra sirve de molde para que se sintetice su cadena complementaria. Cada molécula de ADN puede originar dos réplicas idénticas de sí misma. Gracias a esta propiedad, la información genética se transmite de generación en generación.
- Almacenamiento de información genética: El ADN de los cromosomas es el material del que están formados los genes. Contiene la información necesaria que permite la síntesis de todas las proteínas de un organismo. Esta información genética debe descodificarse para poder ser utilizada por la célula.
Transcripción y Traducción
La información genética contenida en un gen se descodifica mediante dos procesos:
- Transcripción: Se sintetiza una cadena de ARN mensajero (ARNm) utilizando una de las hebras del ADN del gen como molde. La transcripción de ARNm sintetizada tiene uracilo (U) en lugar de timina (T).
- Traducción: El mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNm correspondiente a un gen es captado por el ribosoma y convertido en la secuencia de aminoácidos de una proteína. En este proceso se utiliza un código genético, que asigna a cada triplete o codón uno de los veinte aminoácidos. El ribosoma recorre la molécula de ARNm y va incorporando los aminoácidos transportados por moléculas de ARN de transferencia (ARNt). Los aminoácidos se incorporan de uno en uno a la proteína que se está formando y en el orden especificado por el ARNm.
Tipos de ARN
ARN mensajero (ARNm)
Las moléculas de ARNm son largas cadenas de polinucleótidos de tamaño variable que solo presentan estructura primaria. Cada ARNm contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína determinada.
Las moléculas de ARNm presentan características diferentes en procariotas y en eucariotas:
- En los procariotas (bacterias), los ARNm poseen en el extremo 5′ un grupo trifosfato.
- En los eucariotas, los ARNm poseen en el extremo 5′ una especie de «caperuza» unida al grupo trifosfato y en el extremo 3′ presentan una «cola» de adenina denominada «cola» de poli A.
- El ARNm de eucariotas contiene secuencias para la síntesis de proteínas (exones) intercaladas con otras (intrones). Requieren un proceso de maduración antes de convertirse en ARNm funcionales.
ARN ribosómico (ARNr)
El ARNr es un ARN de elevado peso molecular con estructura secundaria y terciaria que se sintetiza en el nucléolo de las células eucariotas.
Los ARNr son moléculas de diferentes tamaños, con estructuras secundaria y terciaria que participan en la formación de las subunidades ribosómicas al unirse a proteínas.
Los distintos tipos de ARNr contribuyen a que las subunidades grande y pequeña de los ribosomas posean hendiduras capaces de albergar una molécula de ARNm y a los diferentes aminoácidos unidos a los ARNt.
ARN de transferencia (ARNt)
Los ARNt son moléculas pequeñas con estructuras secundaria y terciaria, encargadas del transporte de los aminoácidos hasta los ribosomas durante la síntesis de las proteínas.