Proteínas: Qué son, funciones y tipos


Proteínas

Este post trata sobre el concepto de proteína.

En el te hablaré sobre:

  • Que son las proteínas y de que están compuestas. Cómo se relaciona lo anterior con su organización estructural.
  • Lista de las funciones más importantes que llevan a cabo.
  • Porque clasificamos a las proteínas por estructura y secuencia; y cuál es la forma en la que se hace.

¿Qué son las proteínas?


Las proteínas son biomoléculas formadas por una red estructural compleja de grupos amino, grupos carboxilo y regiones variables. Forman la mayor parte de la estructura básica de todos los seres vivos, llevando a cabo multitud de funciones fundamentales.

Para que entiendas bien lo que es una proteína vamos a partir de su constituyente más básico, los aminoácidos. Estos, tienen tres componentes fundamentales:

  • Grupo amino: Un nitrógeno unido a dos hidrógenos
  • Grupo carboxilo: Un carbono unido a un oxígeno y a un grupo OH.
  • Grupo variable: Un carbono unido a un hidrógeno y a un grupo de átomos variable.
Qué-son-las-proteínas
Definición de proteína y relación con los aminoácidos. Organización estructural de las proteínas.

Es precisamente este último grupo el que otorga variabilidad a los aminoácidos, y por lo tanto, también a las proteínas.

En concreto, existen 20 tipos de aminoácidos, los cuáles se clasifican según sus cargas (negativas o positivas), según su interacción con el agua (polares y no polares) y según su estructura en anillo (aromáticos).

Ahora te puedes preguntar. ¿Porqué esto es importante?

Bueno, los diferentes tipos de aminoácidos nos sirven para explicar la enorme variabilidad y complejidad estructural de las proteínas:

  • Estructura primaria: Los aminoácidos forman cadenas más o menos largas gracias a la unión entre los grupos amino y carboxilo (enlace peptídico). Cuando estás no superan los 50 aminoácidos se denominan péptidos. Cuando tienen mas de 50 se denominan proteínas monoméricas.
  • Estructura secundaria: La mayoría de cadenas de aminoácidos no son lineales, sino que se reorganizan tridimensionalmente formando dos tipos de estructuras (hélices alfa y láminas beta). Esta reorganización ocurre porque un hidrógeno y un oxígeno de los grupos amino y carboxilo de diferentes aminoácidos interaccionan entre sí formando puentes de hidrógeno.
  • Estructura terciaria: Son interacciones de diversa naturaleza (electrostáticas, hidrófobas y puentes disulfuro) que ocurren entre diferentes regiones de estructura secundaria. En este caso tanto las regiones variables como la propia estructura general de la cadena son las responsables de este tipo de interacciones.
  • Estructura cuaternaria: Varias cadenas de aminoácidos con estructura terciaria pueden unirse entre sí  en ciertos casos para formar estructuras proteicas aún más grandes y complejas. A la unión de varias de estas cadenas se las denomina en conjunto proteínas oligoméricas.

Estos niveles estructurales son los responsables de que existan infinidad de proteínas con funciones biológicas muy diferenciadas. Vamos a hablar sobre ello en el próximo apartado.

Funciones de las proteínas


Es importante aclararte primero, que las funciones que las proteínas llevan a cabo en los seres vivos tienen dos características que las diferencian del resto de biomoléculas:

  • Ubicuidad: Son las biomoléculas más extendidas de los seres vivos, o lo que es lo mismo, son las que producen un mayor número de interacciones por unidad de volumen.
  • Diferenciación: Son el tipo de biomoléculas que menos se parecen entre sí con mucha diferencia. Lo que hacen unas proteínas no tiene nada que ver con lo que hacen otras.
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6 de las funciones más importantes que llevan a cabo las proteínas

Estas características se deben al efecto que produce la enorme variabilidad estructural que poseen.

Es decir, a mayor cantidad de estructuras diferentes más posibilidades de interaccionar con otras biomoléculas y entre sí. En último término, esto supone que funcionan de forma muy variable y en muchas más situaciones:

  • Transporte: Uso de las estructuras proteicas para interaccionar con una molécula en una determinada región y desligarse de la misma en otra región distinta. De esta forma, se consigue desplazar físicamente ciertas moléculas de forma específica.
  • Hormonal: Creación de proteínas en una determinada región del cuerpo para posteriormente desplazarse a otra región/es donde interaccionan específicamente con receptores. De esta forma, se favorece la coordinación de actividades comunes entre ciertas regiones del cuerpo a partir de una única señal.
  • Reserva: La mayoría de las proteínas de los seres vivos tienen la capacidad de ser metabolizadas para crear energía. Estas reservas energéticas pueden ser primarias (normalmente en vegetales) o secundarias (usadas solo en situaciones de escasez).
  • Digestión: Unión específica de proteínas a moléculas orgánicas procedentes del alimento ingerido para llevar a cabo reacciones catabólicas. O lo que es lo mismo, transformación de las moléculas orgánicas en compuestos químicos más simples para generar energía.
  • Estructural: Apilamiento de proteínas que siguen un cierto patrón organizado y repetido múltiples veces. A través de estos patrones se consigue un soporte físico estable sobre el que realizar el resto de actividades metabólicas.
  • Defensa: Existen ciertas proteínas (anticuerpos) que son creadas específicamente para interaccionar con una biomolécula de un ser vivo inmerso en otro ser vivo. Esta interacción consigue aislar al organismo atacante al tiempo que facilita el funcionamiento de la maquinaria necesaria para su eliminación.

Hasta aquí te he hablado de algunas de las funciones más importantes de las proteínas. Pero existen muchísimas más, que son también indispensables para la vida (Síntesis, ácido-base, ósmosis, movilidad, etc…).

¿Cómo se clasifican las proteínas?


Mucha gente suele pensar que las proteínas se clasifican en base a las funciones que llevan a cabo.

Hasta cierto punto esto es verdad, pero con dos puntualizaciones que no deberías pasar por alto.

  • Existen proteínas que realizan varias funciones diferentes. Por ejemplo, algunas proteínas estructurales no actúan solo como soporte físico sino que también llevan a cabo reacciones enzimáticas. Esto implica, que si clasificas a estas proteínas por función pertenecerían a dos grupos al mismo tiempo. Al existir muchas proteínas en esta situación la clasificación por función se vuelve extremadamente compleja.
  • Cuando una nueva proteína se descubre, no se la puede clasificar por función la mayoría de las veces. Esto es debido a que solo se conoce la estructura, mientras que no se sabe nada sobre como funciona en su entorno natural (pH, temperatura, sustratos, etc…). Es decir, que se necesita mucho más tiempo y esfuerzo para conocer la función que para conocer la estructura.
Clasificación-de-las-proteínas
Las proteínas se clasifican preferentemente en base a sus características estructurales (familias, subfamilias, dominios y regiones específicas)

Precisamente por esta razones, a la hora de clasificarlas se tiene más en cuenta su similitud en la estructura tridimensional, su secuencia o ambas características al mismo tiempo.

Pero estas características no definen directamente sus funciones, localización, etc… Es decir, que proteínas de una misma familia pueden ser muy variadas en cuanto a lo que hacen.

Por este motivo, se las clasifica en subfamilias en las que, ahora sí, tienen funciones más similares (y estructuralmente son muchísimo más parecidas también).

Sin embargo, esta clasificación no es tan sencilla como parece. Esto se debe, a que una gran cantidad de proteínas poseen muchos dominios diferentes.

Cada dominio representa una parte estructural independiente de una proteína con una función específica. Y claro, al existir proteínas con varias dominios diferentes, esto implica que se combinan motivos estructurales de diferentes familias. Es decir, que muchas proteínas no están realmente clasificadas en una familia, sino que son cada uno de sus dominios los que se clasifican.

Existen además divisiones de cada tipo de dominio basadas en diferencias de apenas unos aminoácidos en regiones específicas. Este tipo de diferencias no suponen normalmente funciones diferentes, sino que más bien son variantes de cómo se hace la función (diferente velocidad, sustratos, etc…).

Referencias



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