Introducción a las Proteínas
Las proteínas son imprescindibles en todas las etapas de la vida, ya que cumplen funciones estructurales y funcionales vitales para el organismo.
Clasificación de las Proteínas
Por su Composición Química
- Holoproteínas: Proteínas compuestas únicamente por aminoácidos. Ejemplos: Albúmina, Globulina.
- Heteroproteínas: Proteínas compuestas por aminoácidos y un grupo prostético no proteico. Ejemplos: Mioglobina (Miogb), Hemoglobina (Hb).
Por su Función Biológica
- Función Estructural: Proporcionan soporte y forma. Ejemplo: Queratina en zonas epidérmicas.
- Función de Soporte: Contribuyen a la resistencia y elasticidad de tejidos. Ejemplo: Colágeno en la matriz orgánica dentaria y la córnea.
- Función de Defensa o Anticuerpo: Protegen al organismo contra agentes extraños. Ejemplo: Inmunoglobulinas.
- Función Dinámica:
- Transporte: Movilizan sustancias. Ejemplos: Hemoglobina (Hb), Mioglobina (Miogb), Lipoproteínas (L.P.).
- Enzimática: Catalizan reacciones bioquímicas. Ejemplo: Glucocinasa.
- Hormonal: Regulan procesos fisiológicos. Ejemplos: Insulina, Glucagón.
Funciones Principales de las Proteínas
Funciones Estructurales
Las proteínas estructurales son responsables de generar y regenerar tejidos, reparar y producir nuevas células. Son consideradas proteínas con una alta tasa de recambio en el organismo. Ejemplos: Queratinas (presentes en la epidermis y otras estructuras), Colágeno (en tendones, nervios, etc.).
Funciones Funcionales
Las proteínas funcionales desempeñan roles activos en procesos biológicos:
- Transporte de gases: Movilizan O2 desde los alvéolos pulmonares hacia las células (formando oxihemoglobina) y CO2 desde las células hasta los alvéolos pulmonares (formando carboxihemoglobina), función realizada principalmente por la Hemoglobina (Hb).
- Defensa inmunológica: Exterminan agentes extraños o infecciones que amenazan al organismo, función llevada a cabo por las Inmunoglobulinas (Ig).
Proteínas Clave y sus Características
Colágeno
El colágeno es una proteína fibrosa hidroinsoluble presente en dientes, piel, huesos y tendones.
- La fibra de colágeno está formada por una triple hélice (tropocolágeno).
- Cada cadena del tropocolágeno está formada por una hélice levógira (a izquierda).
- Las tres cadenas que forman el tropocolágeno se enrollan entre sí en una superhélice dextrógira (a derecha).
- La secuencia de aminoácidos (Aa) del colágeno es muy regular; cada tres residuos de Aa contiene una Glicina (Gli).
- Presenta un aminoácido derivado que rara vez se encuentra en otras proteínas: la 4-hidroxiprolina (4-OH-prolina).
Hemoglobina
La hemoglobina (Hb) se encuentra en los eritrocitos, cumpliendo una función de transporte de gases. La hemoglobina principal en adultos es la Hb A.
Está compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas (dos cadenas α y dos β) unidas mediante interacciones no covalentes. Cada cadena posee estructuras helicoidales y un sitio para el grupo hemo. La unión de O2 es regulada en la hemoglobina por efectores alostéricos. También participa en la regulación del pH de la sangre.
En su estructura se distinguen dos dímeros: (αβ)1 y (αβ)2, estabilizados por enlaces débiles en la zona de contacto:
- Interacciones hidrofóbicas
- Enlaces iónicos y puentes de hidrógeno
- Interacciones polares débiles
Estructura de Cada Cadena Polipeptídica de la Hemoglobina
- Dispone de un grupo hemo. Cada grupo hemo contiene un átomo de hierro (Fe); por lo tanto, cada protómero se une a una molécula de O2, y la Hb transporta un total de cuatro moléculas de 2.
- Posee estructuras primarias diferentes: las cadenas α constan de 141 aminoácidos (Aa) y las β de 146 Aa, lo cual se debe a que son codificadas por genes diferentes.
- Tiene un interior hidrofóbico donde se aloja el grupo hemo, el cual dispone de un átomo de hierro (Fe). De sus seis valencias, cuatro se utilizan para unirse al grupo hemo, la quinta para unirse a una Histidina (His) proximal y la sexta para unirse a la Histidina (His) distal o al O2.
Efectores Alostéricos (2,3-DPG) en la Hemoglobina
Los efectores alostéricos son sustancias que se unen en un sitio completamente distinto a los sitios de enlace del O2 en la Hb, y determinan la afinidad de la Hb por el O2.
Para que la Hb funcione eficientemente, la forma T (tensa, de baja afinidad por O2) debe permanecer estable hasta que esté saturada de O2 y pueda pasar a la forma R (relajada, de alta afinidad por O2). Sin embargo, la forma T es muy inestable y tiende a pasar a la forma R sin estar completamente saturada, lo que resultaría en una baja cantidad de O2 liberada en los tejidos.
Por tanto, es necesario un mecanismo que estabilice la forma T para que la transición no sea tan repentina. Es aquí donde interviene el 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), que se encuentra enlazado a la forma T. Cuando llega el O2, el 2,3-DPG se va liberando, controlando la inestabilidad de la forma T. A medida que la hemoglobina necesita entregar el O2, el 2,3-DPG se disocia.
Inmunoglobulinas o Anticuerpos
Las inmunoglobulinas (Ig), también conocidas como anticuerpos, son proteínas globulares que actúan en la defensa del organismo frente a agentes patógenos. Son sintetizadas por los Linfocitos B (células plasmáticas del sistema inmune) y por células presentes en otros fluidos biológicos (saliva, lágrimas, secreción mucosa intestinal, líquido sinovial, líquido intersticial, etc.).
Se hacen presentes en el plasma en la medida que aparece un antígeno (agente patógeno), detectándose en la fracción de las gamma globulinas como parte de la respuesta inmunológica.
Funciones Biológicas de las Inmunoglobulinas
- IgA: Se le denomina inmunoglobulina secretora por encontrarse principalmente en las secreciones de las mucosas: saliva (protectora de la mucosa y evita la caries dental), lágrimas, calostro, leche, y en secreciones respiratorias, gastrointestinales y genitourinarias. En las mucosas se encuentra como una proteína dimérica, pero en el plasma se presenta como un monómero. Se une a virus y bacterias, evitando que se instalen en las mucosas.
- IgG: Abundante en el plasma, atraviesa la placenta y protege al feto durante el embarazo.
- IgD: Enlazada a la membrana de los linfocitos B. Por esta razón, se encuentra ausente en el suero.
- IgE: Presente en poca cantidad en el suero de personas normales; tiene función antihelmíntica (contra parásitos).
- IgM: Enlazada a la membrana de los linfocitos B. Tiene preferencia por bacterias antigénicas.