Las proteínas son las moléculas fundamentales en la organización celular , no sólo por su abundancia, pues constituyen casi la mitad del peso seco de la célula, sino también por la enorme variedad de funciones que desempeñan .
En cuanto a su composición química, las catalogamos como biopolímeros, macromoléculas de elevado peso molecular formadas por el encadenamiento de 20 unidades moleculares o monómeros diferentes, llamados aminoácidos, cada uno de los cuales presentan características particulares.
Las proteínas ejecutan las órdenes dictadas por los ácidos nucleicos. Las múltiples combinaciones que pueden realizarse con los 20aminoacidos proteicos, permiten la formación de una enorme variedad de estructuras tridimensionales, dotadas todas ellas de funciones distintas, de ahí su nombre, alusivo al dios griego Proteo, que tenía el don de cambiar de forma a voluntad.
Aunque todos los aminoácidos son diferentes, todos tienen en común un grupo amino y un grupo carboxílico central, llamado carbono alfa, al cual también se unen un átomo de hidrógeno y una cadena lateral, distinta para cada uno de los 20aminoácidos.
Suelen comportarse en los medios biológicos como sustancias anfóteras, ya que presentan por igual carácter ácido (grupo carboxilo) y básico (grupo amino).En condiciones fisiológicas (pH=7), los grupos amino se encuentran protonados y los carboxilo, desprotonados, por lo que están doblemente ionizados y forman iones híbridos que denominan aminoácidos en forma zwitteriónica.
Algunos aminoácidos poseen en sus cadenas laterales otros grupos amino o carboxilo que también se ionizan.
Las propiedades físicas y químicas de las proteínas dependen casi por completo de los grupos funcionales contenidos en las cadenas laterales de los aminoácidos que quedan expuestos en su superficie es decir, el plegamiento de la cadena o cadenas peptídicas y la conformación geométrica que adopten en el medio acuoso celular.
Estas propiedades serán la base de la especificidad de las proteínas, de su solubilidad y de la capacidad para sufrir desnaturalización.
En cuanto a la variedad de funciones que desempeñan las proteínas , cabe destacar las siguientes:
Función de reserva:
Aunque las proteínas no son carburantes metabólicos, existen ciertas clases, como por ejemplo, la ovoalbúmina de la clara de huevo, la caseína de la leche, o la gliadina de la semilla de trigo, que constituyen un almacén de aminoácidos dispuestos para ser utilizados por el embrión en desarrollo como elementos nutritivos y como unidades estructurales.
Función estructural.
Es una de las funciones más características de las proteínas consideradas habitualmente como los elementos plásticos a partir de los cuales se constituyen la mayoría de las estructuras celulares. Así, por ejemplo, algunas glucoproteínas intervienen en la formación de las membranas celulares desempeñando diferentes funciones, marcadores biológicos, receptores, etc..Otras proteínas constituyen el citoesqueleto de la célula, las fibras del huso de los cilios y de los flagelos, los ribosomas, etc..Un tercer grupo de proteínas, las histonas, forman parte de la estructura de los cromosomas en las células eucariotas, donde realizan funciones de regulación de la actividad de los genes, al inactivar selectivamente unos y permitir que se expresen otros.
También son proteínas importantes estructuralmente, el colágeno, que se encuentra en la sustancia intercelular del tejido conjuntivo fibroso, mantiene unidos los tejidos animales y forma los tendones y la matriz de los huesos y de los cartílagos, la elastina que se encuentra en el tejido conjuntivo elástico (ligamentos, paredes de los vasos sanguíneos, etc..), la queratina, que se sintetiza y almacena en las células epidérmicas y forma las escamas de los reptiles, la capa córnea de la epidermis, las garras, las uñas, los pelos y las púas de los mamíferos, las plumas de las aves, etc; la fibroína, una proteína segregada por las arañas y los gusanos de seda en forma de una disolución viscosa que se solidifica rápidamente en contacto con el aire para constituir la telaraña o el capullo de seda.
Función homeostática.
Las proteínas intracelulares y del medio interno intervienen en el mantenimiento del equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores o tampones, que mantienen el pH constante.
Función hormonal.
Existen algunas hormonas de naturaleza proteica que están constituidas por uno o más fragmentos polipeptídicos, como por ejemplo, la insulina y el Glucagón, que regulan el metabolismo, de los glúcidos y las hormonas segregadas por la hipófisis, (hormona de crecimiento, y otras).
Función de transporte.
Además de las proteínas transportadoras de las membranas celulares, existen otras proteínas extracelulares que contribuyen al transporte de sustancias entre diferentes regiones en la cadena respiratoria del organismo. Así, por ejemplo, la hemoglobina, transporta el oxígeno de la sangre de los vertebrados, la hemocianina, lo hace en la sangre de los invertebrados y la mioglobina, en el músculo estriado; los citocromos transportan electrones en la cadena respiratoria (en las mitocondrias) y en la fase lumínica (en los cloroplastos), la seroalbúmina acumula y transporta ácidos grasos, fármacos, tóxicos y otras sustancias en la sangre, las lipoproteínas transportan el colesterol, los triacilgliceroles y otros lípidos por la sangre, etc..
Una de las propiedades características de los lípidos es su insolubilidad en agua; por esta razón para ser transportados por la sangre, se combinan con determinadas proteínas para formar las lipoproteínas. Distinguimos diferentes tipos en el plasma humano:
Quilomicrones (transportan colesterol y triacilgliceroles aportados por la dieta desde el intestino al hígado), Lipoproteínas de muy baja densidad o de baja densidad (LDL) “colesterol malo”(transportan colesterol y triacilgliceroles desde el hígado a los tejidos),lipoproteínas de alta densidad (HDL) “colesterol bueno” (transporta colesterol desde los tejidos al hígado).
Función defensiva.
Existen proteínas que desempeñan función de protección, como la trombina y el fibrinógeno, que contribuyen a la formación de coágulos durante una hemorragia. También son importantes los proteoglucanos (con función germicida); pero son sin duda las inmunoglobulinas de la sangre, las que desempeñan la función defensiva más importante. Se comportan como anticuerpos frente a los posibles antígenos que puedan penetrar en el organismo.
Función contráctil.
El movimiento y la locomoción de los individuos unicelulares y pluricelulares dependen de proteínas contráctiles, entre ellas la dineína que permite el movimiento de cilios y flagelos. La actina y la miosina, son filamentos proteicos formados por la asociación de subunidades globulares responsables de la contracción muscular.
Finalmente, destacar la función enzimática. Tal vez sea ésta la más importante de todas las que desempeñan las proteínas pues la vida no sería posible sin la actuación de los enzimas.
Son las proteínas más numerosas y especializadas . Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos (constituyen el metabolismo celular). Además, son específicos de las reacciones que catalizan y de los sustratos que intervienen en ellas, lo cual implica que han de poseer una estructura terciaria o cuaternaria tal que cualquier ligera modificación puede incapacitar su acción catalítica.
La vida depende de la velocidad con que transcurren estas reacciones que resultan posibles gracias a la acción enzimática.
Autora: Dolores María Osuna Barrero. Profesora de biología y geología del IES Muñoz Torrero.(Cabeza del buey).
Fuentes: Biología Molecular. Alberts.
Bachillerato 2. Editorial Bruño. Ciencias de la Naturaleza y la Salud.
