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Química de las proteínas

Publicado por Ángeles Méndez

Cuando hablamos de proteínas, estamos refiriéndonos a unas macromoléculas formadas por un conjunto de monómeros conocidos como aminoácidos. Los aminoácidos son compuestos de tipo orgánico que cuentan en su estructura con un grupo carboxilo (COOH) y un grupo amonio (-NH2). De los diferentes aminoácidos que se conocen, los que poseen mayor importancia a nivel biológico son los α-aminoácidos, donde el grupo amino se encuentra junto al carbono contiguo al carboxilo. Los aminoácidos que conforman las proteínas solamente son unos veinte.

Alcaloides

Los aminoácidos tienen nombres concretos y se suelen abreviar en tres letras. Excepto la glicina (gli), el resto de aminoácidos contienen por lo menos un carbono quiral. A pesar de que en la naturaleza existe la posibilidad de encontrar los dos enantiómeros (D- aminoácidos y L-aminoácidos), para construir las proteínas tan sólo se usan los aminoácidos que tienen la configuración L.

Los aminoácidos se encuentran en estado sólido, cristalinos y en el agua son solubles. En una misma molécula aparece un grupo carboxilo que cuenta con unas características ácidas y un grupo amino, cuyas características son básicas, lo que le otorga al aminoácido propiedades anfóteras. En las disoluciones acuosas, que tengas un pH de 7, se puede producir el paso del protón del grupo carboxilo al grupo amino; debido a esta autoneutralización, los aminoácidos que se encuentran en disoluciones acuosas forman un ion bipolar.

Las proteínas se forman debido a la condensación que sufren los aminoácidos. Las reacciones que tienen lugar del –COOH de un aminoácido con el grupo –NH2 de otro, da lugar a la creación de un enlace –CO-NH ( amida). Este tipo de enlace es igual que el que se produce en algunas fibras de tipo sintético, y se le conoce con el nombre de enlace peptídico. Es por ello, que los polímeros que cuentan con pocos aminoácidos se suelen llamar también péptidos.

Las proteínas son poliaminoácidos con una masa molecular bastante alta, por lo general se encuentran formadas por una cadena lineal de entre 100 a 10.000 aminoácidos. Así por ejemplo, una proteína que se encuentra en torno a los 200 aminoácidos posee una masa molecular de entorno a 24.000; las proteínas más grandes pueden llegar a tener unas masas moleculares de 106. Hay proteínas que pueden contar en su composición con otros componentes que no sean macromoléculas conocidos como grupos prostéticos.

Las proteínas tienen unas estructura que se encuentran determinadas, además de por el tipo de aminoácidos que las forman, por la colocación espacial que posee la cadena de polipéptidos. Así, podemos hablar de diferentes estructuras: estructura primaria, secundaria, terciaria, y cuaternaria en algunos casos (cuando las proteínas están formadas por cadenas independientes).

La estructura primaria que tienen las proteínas proviene del orden en el cual se encuentran colocados los aminoácidos en la cadena. Por lo general, la cadena de polipéptidos tiende a plegarse sobre sí misma creando una estructura tridimensional conocida con el nombre de estructura secundaria. Los átomos que se encuentran formando el enlace peptídico se encuentran casi siempre en el mismo plano y, debido a que los enlaces entre el N-H y el C=O son más bien polares, se hace frecuente que se formen enlaces de hidrógeno entre las cadenas de péptidos que se encuentran en la misma cadena o adyacentes entre sí. La estructura secundaria viene de un modo de plegamiento que hace más alto el número de enlaces de hidrógeno presentes en la estructura.

Las dos estructuras que consiguen dicho objetivo son la estructura en α-hélice y la estructura β, la cual también se conoce como estructura plegada, pero la gran parte de las proteínas poseen estructuras de tipo intermedias entre ambos modelos.

En la estructura de α-hélice, la cadena de polipéptidos se coloca en forma espiral. Por lo general, muchas de estas cadenas hélicas se enrollan juntas dando una estructura protofibrilar, como ocurre en materiales como la lana, o la estructura del cabello. Por otro lado, en las estructuras β, las cadenas de proteínas se colocan de manera paralela pero se orientan en diversos sentidos. Las cadenas se organizan a modo de capas o láminas, las cuales se apilan unas encima de otras para dar una estructura tridimensional. Este tipo de estructura se da, por ejemplo, en la seda.

Las interacciones existentes entre las diferentes cadenas laterales de los aminoácidos que conforman la estructura de la proteína forman lo que se conoce como estructura terciaria. Dichas interacciones pueden ser iónicas cuando se trata de sustituyentes con diferente carga, en enlaces de hidrógeno, etc.

En el caso de la molécula de la hemoglobina, una proteína de tipo complejo que se encuentra formada por un total de cuatro cadenas independientes de polipéptidos, podemos hablar de una estructura cuaternaria, debido a las interacciones existentes entre las cadenas del polipéptido por separado.

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