Proteína: estructura, funciones y rol biológico
Resumen completo sobre las proteínas: definición, niveles estructurales, síntesis genética, funciones celulares, ejemplos y su importancia en nutrición y biotecnología.
Las proteínas son grandes compuestos bio químicos formados por una o varias cadenas de polipéptidos. Cada polipéptido es una cadena polimérica lineal de pequeños bloques llamados aminoácidos, unidos entre sí mediante enlaces conocidos como enlaces peptídicos. La disposición y la composición de estos aminoácidos determinan la forma final y la función de la proteína.
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Definición y niveles de estructura
La estructura de una proteína se organiza en varios niveles: la secuencia primaria (la secuencia de aminoácidos codificada por el ADN de un gen), la estructura secundaria (hélices y láminas estabilizadas por puentes de hidrógeno), la estructura terciaria (el plegamiento tridimensional de la cadena) y, en algunos casos, la estructura cuaternaria (la unión de varias cadenas). El código genético especifica, en términos generales, los veinte aminoácidos estándar que constituyen la mayoría de las proteínas.
Síntesis y modificaciones
La biosíntesis de proteínas inicia en los ribosomas, donde la información del ARN mensajero se traduce a la secuencia de aminoácidos. Tras la síntesis, muchas proteínas experimentan modificaciones postraduccionales —por ejemplo fosforilación, glicación o adición de grupos químicos— que modulan su plegamiento, estabilidad y actividad. Algunas proteínas requieren además la unión de cofactores o grupos prostéticos para funcionar correctamente.
Funciones celulares y ejemplos
Las proteínas desempeñan casi todas las funciones celulares esenciales. Entre sus papeles principales se incluyen:
- Catalizadores: las enzimas aceleran reacciones metabólicas.
- Estructura: proteínas fibrosas como el colágeno dan soporte mecánico.
- Transporte: hemoglobina y transportadores membranares mueven moléculas.
- Señalización: receptores y hormonas regulan respuestas celulares.
- Defensa: anticuerpos reconocen y neutralizan patógenos.
Otros roles incluyen el almacenamiento de nutrientes, la contracción muscular y la regulación de la expresión génica. Las proteínas coexisten y funcionan junto a otras macromoléculas biológicas como polisacáridos y ácidos nucleicos.
Importancia evolutiva, nutricional y tecnológica
Desde el punto de vista evolutivo, la diversidad de proteínas permite la adaptación funcional de los organismos: cambios pequeños en la secuencia de aminoácidos pueden alterar la actividad o la estabilidad de una proteína. En nutrición, las proteínas de la dieta suministran aminoácidos esenciales que el organismo no puede sintetizar. En biotecnología y medicina, las proteínas son herramientas y objetivos clave: enzimas para procesos industriales, anticuerpos para diagnóstico y terapia, y proteínas recombinantes producidas mediante expresión genética.
Datos y distinciones relevantes
No todas las proteínas son iguales: algunas son solubles y globulares, otras son fibrosas; algunas actúan de forma aislada, otras forman complejos multi‑subunidad. Además, ciertos aminoácidos pueden modificarse químicamente poco después de su síntesis, lo que afecta la función proteica. Finalmente, la síntesis y el plegamiento dependen de la información genética almacenada en el ADN y regulada por redes celulares que integran señales internas y externas, lo que subraya la centralidad de las proteínas en la biología de las células.
Proteínas para el ser humano
Las proteínas tienen diferentes funciones según su forma. Pueden encontrarse en la carne o en el músculo. Se utilizan para el crecimiento y la reparación, así como para fortalecer los huesos. Ayudan a fabricar tejidos y células. Están en los animales, las plantas, los hongos, las bacterias y también en el cuerpo humano.
Los músculos contienen muchas proteínas. Cuando las proteínas se digieren, se descomponen en aminoácidos. Estos aminoácidos pueden utilizarse para construir nuevas proteínas. Las proteínas forman una parte importante en alimentos como la leche, los huevos, la carne, el pescado, las judías, las espinacas y los frutos secos. Hay cuatro factores que determinan la función de una proteína. El primero es el orden de los aminoácidos. Hay 20 tipos diferentes de aminoácidos. El segundo son los pequeños giros en la cadena. El tercero es cómo se pliega toda la estructura. La cuarta es si está formada por diferentes subunidades. Las moléculas de hemoglobina, por ejemplo, están formadas por cuatro subunidades.
Mutaciones perjudiciales
La mayoría de las proteínas son enzimas, y las mutaciones pueden ralentizarlas o detener su funcionamiento. El 50% de los cánceres humanos están causados por mutaciones en el supresor tumoral p53. p53 es una proteína que regula la división celular.
Aminoácidos esenciales
Las proteínas son necesarias en la dieta de los animales, ya que éstos no pueden fabricar todos los aminoácidos que necesitan (pueden fabricar la mayoría de ellos). Deben obtener ciertos aminoácidos de los alimentos. Son los llamados aminoácidos esenciales. Mediante la digestión, los animales descomponen las proteínas ingeridas en aminoácidos libres. Los aminoácidos se utilizan entonces en el metabolismo para fabricar las enzimas y estructuras que el cuerpo necesita.
Existen nueve aminoácidos esenciales para el ser humano, que se obtienen de los alimentos. Los nueve aminoácidos esenciales son: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. La carne contiene todos los aminoácidos esenciales que el ser humano necesita; la mayoría de las plantas no. Sin embargo, comer una mezcla de plantas, como el trigo y la mantequilla de cacahuete, o el arroz y las judías, proporciona todos los aminoácidos esenciales necesarios. Los productos de soja, como el tofu, proporcionan todos los aminoácidos esenciales, al igual que la quinoa, pero no son la única forma de obtener las proteínas que el ser humano necesita.
El científico Jöns Jacob Berzelius dio su nombre a las proteínas, pero muchos otros científicos han estudiado las proteínas.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué son las proteínas?
R: Las proteínas son moléculas de cadena larga construidas a partir de pequeñas unidades conocidas como aminoácidos.
P: ¿Cómo se unen los aminoácidos?
R: Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos.
P: ¿Qué es un polipéptido?
R: Un polipéptido es una única cadena polimérica lineal de aminoácidos.
P: ¿De dónde procede la secuencia de aminoácidos de un polipéptido?
R: La secuencia de aminoácidos de un polipéptido procede de la secuencia de ADN de un gen.
P: ¿Qué ocurre poco después de la síntesis con algunos aminoácidos?
R: Poco después de la síntesis, algunos aminoácidos se modifican químicamente.
P: ¿Qué hace la modificación de los aminoácidos en las proteínas?
R: La modificación de los aminoácidos en las proteínas altera el plegamiento, la estabilidad, la actividad y la función de la proteína.
P: ¿Están todas las proteínas formadas únicamente por aminoácidos?
R: No, a veces las proteínas tienen grupos no peptídicos unidos, como cofactores.
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Autor
AlegsaOnline.com Proteína: estructura, funciones y rol biológico Leandro Alegsa
URL: https://es.alegsaonline.com/art/79518
Fuentes
- ncbi.nlm.nih.gov : ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24379683
- medlineplus.gov : medlineplus.gov/ency/article/002222.htm
- nature.com : "Origin of the word 'protein'"