Proteínas globulares: definición, estructura, funciones y ejemplos
Descubre qué son las proteínas globulares: definición, estructura plegada, funciones (enzimas, transportadoras, hormonas) y ejemplos como mioglobina y hemoglobina.
Las proteínas globulares son un tipo muy frecuente de proteínas que se caracterizan por presentar una conformación compacta y aproximadamente esférica. Junto con las proteínas fibrosas y las de membrana, forman las categorías generales de proteínas según su forma y función.
Definición y naturaleza
Están formadas por cadenas polipeptídicas que, mediante el proceso del plegado de las proteínas, adoptan una estructura tridimensional bien definida. En esa estructura las cadenas laterales hidrofóbicas tienden a agruparse en el interior, formando un núcleo no polar, mientras que las cadenas laterales hidrofílicas quedan expuestas en la superficie: por eso muchas proteínas globulares son solubles en agua y pueden funcionar en el medio acuoso de la célula y de la sangre.
Estructura
La estructura de las proteínas globulares puede describirse en los niveles clásicos:
- Estructura primaria: la secuencia lineal de aminoácidos.
- Estructura secundaria: elementos locales como hélices α y láminas β estabilizados por puentes de hidrógeno.
- Estructura terciaria: el plegamiento tridimensional de la cadena única, responsable de la forma globular y del sitio activo o de unión.
- Estructura cuaternaria: cuando varias cadenas polipeptídicas (subunidades) se ensamblan —por ejemplo, la hemoglobina es una proteína tetramérica.
Muchas proteínas globulares requieren cofactores o grupos prostéticos (por ejemplo, el grupo hemo) y su actividad puede depender de iones metálicos o de otras moléculas no proteicas.
Propiedades y estabilidad
Su conformación es el resultado de un equilibrio entre fuerzas hidrofóbicas, enlaces de hidrógeno, interacciones iónicas y fuerzas de van der Waals. Factores como la temperatura, el pH, la fuerza iónica o disolventes orgánicos pueden provocar desnaturalización, pérdida de la estructura nativa y, por tanto, de la función. En la célula, las proteínas de nuevo plegamiento suelen necesitar la ayuda de chaperonas moleculares para evitar plegamientos incorrectos o agregación.
Funciones
A diferencia de las proteínas puramente estructurales, las proteínas globulares realizan una gran diversidad de funciones dinámicas en el organismo. Entre ellas destacan:
- Las enzimas: catalizan las reacciones químicas del metabolismo con alta especificidad y eficiencia, permitiendo que procesos bioquímicos ocurran en condiciones suaves dentro del organismo. Ejemplos incluyen proteasas, kinases, esterasa y deshidrogenasas.
- Mensajeros y hormonas proteicas: muchas hormonas son proteínas que transmiten señales entre células; en el texto original esa función se ejemplifica con las hormonas, es insulina, que regula el metabolismo de la glucosa.
- Proteínas transportadoras: movilizan y almacenan moléculas pequeñas (ej., albúmina transporta ácidos grasos, ciertas proteínas transportan iones y metabolitos) y algunas median el transporte de las membranas en forma de canales o portadores.
- Reservas y suministro de aminoácidos: determinadas proteínas actúan como depósitos de aminoácidos que pueden ser movilizados cuando el organismo los necesita.
- Regulación y señalización: proteínas globulares participan en cascadas de señalización celular, regulación de la expresión génica y control de la actividad de otras proteínas.
- Función inmunológica: las inmunoglobulinas (anticuerpos) son proteínas globulares que reconocen y neutralizan patógenos.
- Proteínas estructurales dinámicas: moléculas como la actina y la tubulina son globulares y solubles como monómeros, pero pueden polimerizar para formar filamentos y microtúbulos que sostienen la célula y permiten el movimiento intracelular.
Ejemplos representativos
Entre las proteínas globulares bien estudiadas figuran la mioglobina, que almacena oxígeno en el músculo, y la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Otros ejemplos incluyen enzimas (como la catalasa o la tripsina), hormonas proteicas (insulina), anticuerpos y muchos factores de señalización y regulación.
Importancia biomédica y aplicaciones
Las proteínas globulares son blancos farmacológicos frecuentes (inhibidores enzimáticos, anticuerpos terapéuticos) y muchas terapias basadas en proteínas (hormonas recombinantes, anticuerpos monoclonales) tienen un impacto clínico directo. La alteración del plegamiento o la agregación de proteínas globulares está implicada en enfermedades como el Alzheimer, Parkinson y otras amiloidosis.
Cómo se estudian
Su estructura y función se analizan mediante técnicas como cristalografía de rayos X, espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN), microscopia crioelectrónica (cryo-EM), espectroscopía UV-visible, y ensayos bioquímicos y cinéticos que permiten caracterizar actividad, afinidad y regulación.
En resumen, las proteínas globulares constituyen una clase versátil y funcionalmente diversa de biomoléculas, esenciales para la catálisis, el transporte, la señalización, la defensa y la regulación de procesos biológicos.
Estructura tridimensional de la hemoglobina, una proteína globular.
Globulinas
Las globulinas son todas las proteínas globulares excepto las albúminas. Tienen pesos moleculares más elevados que las albúminas. Son insolubles en agua pura pero se disuelven en soluciones salinas diluidas.
Algunas globulinas tienen una importante función como anticuerpos, otras son responsables del transporte de lípidos, hierro o cobre en la sangre.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una proteína globular?
R: Una proteína globular es un tipo común de proteína que es uno de los tres tipos, junto con las proteínas fibrosas y de membrana.
P: ¿Cómo se forma la estructura de una proteína globular?
R: La estructura de una proteína globular es el resultado del plegamiento proteico, que implica el plegamiento de las cadenas polipeptídicas en forma de esfera compacta.
P: ¿Por qué las proteínas globulares son solubles en agua?
R: Las proteínas globulares son solubles en agua debido a las cadenas laterales hidrófilas ("amantes del agua") que sobresalen del exterior de las moléculas.
P: ¿Qué papel desempeñan las proteínas globulares en las reacciones metabólicas?
R: Las proteínas globulares desempeñan un papel importante en las reacciones metabólicas y pueden actuar como enzimas, mensajeros, transportadores de otras moléculas a través de membranas y reguladores de otras moléculas.
P: ¿En qué se diferencian las proteínas globulares de las proteínas fibrosas?
R: Las proteínas globulares pueden actuar como enzimas y mensajeros y tienen una forma compacta y esférica, mientras que las proteínas fibrosas tienen una forma más alargada y suelen participar en funciones estructurales.
P: ¿Cuáles son algunos ejemplos de proteínas globulares?
R: Algunos ejemplos de proteínas globulares son la mioglobina y la hemoglobina, que intervienen en el transporte de oxígeno en la sangre.
P: ¿Cuál es la función de las hormonas en los procesos biológicos?
R: Las hormonas transmiten mensajes para regular los procesos biológicos, como la insulina, que regula los niveles de azúcar en sangre.
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