Funciones de las Proteínas

• Estructurales: Rigidez o flexibilidad. Colágeno, elastina, queratinas…
• De reserva: Almacén de aminoácidos para el desarrollo del organismo.
• Proteínas activas: Interaccionan con un ligando específico para desempeñar su función.
• Enzimas: Catalizan la transformación química de un sustrato en otra sustancia.
• Reguladoras: Activan procesos celulares. Insulina, hormona del crecimiento.
• Transporte: Transportan sustancias en el organismo. Mioglobina muscular, hemoglobina sanguínea.
• Contráctiles: Cambio de conformación para el movimiento. Miosina, actina.
• Inmunoglobulinas: Se unen a un ligando tóxico (antígeno) para impedir su acción.

Aminoácidos

Deficiencia de Aminoácidos Esenciales

La deficiencia de aminoácidos esenciales puede causar deterioro del sistema inmune, pérdida de masa muscular, retraso en el crecimiento y desarrollo, y alteraciones en la síntesis de neurotransmisores.

Clasificación de Aminoácidos

• Aminoácidos no polares o hidrofóbicos: Cadenas laterales no polares, insolubles en agua. Importantes en el núcleo hidrofóbico de las proteínas.
• Aminoácidos polares no cargados: Cadenas laterales polares para formar enlaces de hidrógeno. Los puentes disulfuro estabilizan estructuras proteicas.
• Aminoácidos polares cargados: Cadenas laterales cargadas para interactuar con otras moléculas cargadas. Se subdividen en:
  • Cationes o básicos: Cargados positivamente.
  • Aniones o ácidos: Cargados negativamente.

La solubilidad de los aminoácidos en agua varía según sus propiedades químicas y estructurales. Absorben la luz ultravioleta.

Anfotericidad

Los aminoácidos y las proteínas tienen capacidad tampón, regulando la acidez del espacio plasmático e intracelular.

Péptidos Importantes

• Glutatión: Péptido antioxidante que protege contra el estrés oxidativo.
• Oxitocina: Péptido producido en el hipotálamo, importante en la contracción uterina y la lactancia.
• Met-encefalina: Neuromodulador y neurotransmisor en el sistema nervioso central.
• Vasopresina: Regula el equilibrio de agua y la presión arterial.
• Gramicidina: Péptido antibiótico producido por bacterias.

Estructura de las Proteínas

Estructura Primaria

Secuencia de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Esencial su composición y orden en la cadena.

Estructura Secundaria

Ordenamiento espacial de residuos de aminoácidos adyacentes, estabilizado por puentes de hidrógeno. Dos formas regulares:

• Hélice-α: Puentes de hidrógeno entre aminoácidos cercanos. Puede ser dextrógira o levógira.
• Lámina Plegada-β: Cadenas polipeptídicas extendidas, paralelas o antiparalelas, estabilizadas por puentes de hidrógeno.

Estructura Terciaria

Disposición tridimensional por interacción de aminoácidos alejados en la secuencia. Determina la función de la proteína. Se organiza en motivos estructurales.

Estructura Cuaternaria

Asociación de dos o más cadenas polipeptídicas (subunidades) por puentes disulfuro o uniones no covalentes. Pueden ser dímeros, trímeros, tetrámeros, oligómeros y multímeros.

Fuerzas estabilizadoras: Fuerzas electrostáticas, hidrofóbicas, de Van der Waals, puentes de hidrógeno y disulfuro.

Desnaturalización de Proteínas

Pérdida de la conformación espacial o estructura tridimensional, resultando en la pérdida de función. Agentes desnaturalizantes: acidez, temperatura, polaridad del disolvente y fuerza iónica.

Enfermedades Neurodegenerativas

Alzheimer (placas amiloideas), Parkinson (neuromelanina) y otras enfermedades son causadas por proteínas mal plegadas.

Heteroproteínas

Compuestas por parte proteica y no proteica (grupo prostético). Ejemplos: glucoproteínas, lipoproteínas y metaloproteínas. Hemoglobina y mioglobina.

Propiedades de las Proteínas

Especificidad, comportamiento ácido-base, solubilidad, fuerza iónica.

Plegamiento de Proteínas

Las chaperonas ayudan al plegamiento correcto de las proteínas. Comienza con interacciones entre cadenas laterales próximas y continúa con el acercamiento de cadenas laterales hidrofóbicas.

Proteínas Específicas

Queratina

Proteína rica en azufre, componente principal de la epidermis. Formada por hélices alfa que se agrupan en hélices más grandes. Enlaces: hidrógeno, puentes disulfuro y salinos.

Colágeno

Proteína fibrosa más abundante, base del tejido conjuntivo y matriz del tejido óseo. Abundancia de glicina y prolina, que se hidroxilan con vitamina C.

Prostaglandina Sintasa

Participa en la inflamación y contracción uterina. Su síntesis se bloquea con antiinflamatorios no esteroideos.

Proteínas Reguladoras

Replicación y Transcripción del ADN

Controlan la iniciación, elongación y finalización de la replicación del ADN y la transcripción del ARN.

Histonas

Se unen al ADN en nucleosomas, unidades básicas de la cromatina. Ayudan a empaquetar y organizar el ADN y regulan la expresión génica.

Otras proteínas: Reparación del ADN y empalme del ARN.

Enzimas

Proteínas catalizadoras de reacciones químicas en organismos vivos. Características: gran poder catalítico, especificidad, actúan en condiciones fisiológicas suaves y son regulables. Clasificación: Oxidorreductasas, Transferasas, Hidrolasas, Liasas, Isomerasas, Ligasas.

Holoenzima

Enzima completamente activa con su cofactor asociado.

Vitaminas

Compuestos heterogéneos sin valor energético, no sintetizados por el organismo. Se obtienen por ingestión directa.

Coenzimas

• Flavin mononucleótido (FMN): Coenzima en reacciones de transferencia de electrones.
• Flavin adenín dinucleótido (FAD): Coenzima en reacciones de oxidación-reducción.

Cinética Enzimática

Cinética Sigmoidea

Patrón de velocidad de reacción en enzimas alostéricas, reguladas por efectores alostéricos. La velocidad máxima y la afinidad por el sustrato son importantes. Km expresa la concentración del sustrato a la que se alcanza la mitad de la velocidad máxima.

Inhibición Enzimática

• Inhibición competitiva: El inhibidor compite con el sustrato por el sitio activo.
• Inhibición no competitiva: El inhibidor se une a otro sitio y evita la función enzimática.
• Inhibidores irreversibles: Modifican la enzima por uniones covalentes.

Regulación Enzimática

• Retroalimentación: El producto final inhibe la vía metabólica.
• Activación hacia adelante: Un sustrato activa una enzima en etapas posteriores.
• Regulación alostérica: La molécula reguladora se une a un sitio diferente al sitio activo.

Las enzimas alostéricas muestran una curva sigmoidea en su actividad enzimática en función de la concentración de sustrato.

Modificaciones Postraduccionales

Acetilación de Histonas

Mecanismo epigenético que afecta la expresión génica. La adición de grupos acetilo relaja la cromatina, facilitando la transcripción.

Carboxilación

Adición de un grupo carboxilo (-COOH). Ejemplo: carboxilación de la trombina, esencial para la coagulación sanguínea.

Fosforilación

Adición de un grupo fosfato, catalizada por quinasas. Ejemplo: fosforilación de la glucógeno fosforilasa, regulando la degradación del glucógeno.

Hidroxilación

Adición de grupos hidroxilo (-OH). Ejemplo: hidroxilación del procolágeno, esencial para la estructura del colágeno. La vitamina C es necesaria para esta reacción.

Metilación

Adición de un grupo metilo (-CH3). Ejemplo: metilación de histonas, regulando la expresión génica.

Acilación

Adición de un grupo acilo (-CO-R). Ejemplo: acilación de la rodopsina, crucial para su función en la retina.