PROTENAS

CONTENIDOS:

Protenas: definicin y funcin. Aminocidos constituyentes de las protenas. Aminocidos esenciales. Unin peptdica. Pptidos de importancia biolgica. Polipptidos. Protenas. Niveles de organizacin de las protenas Desnaturalizacin de las protenas. Clasificacin de las protenas. Protenas en la alimentacin. La estructura de las protenas y su funcin: colgeno, hemoglobina, protenas del plasma sanguneo, anticuerpos.

OBJETIVOS:

Reconocer la estructura y funciones de las protenas enfatizando en la diversidad funcional de las mismas Conocer los aminocidos constituyentes de las protenas Indicar cuales son los aminocidos esenciales y en que tipo de dietas pueden encontrarse deficiencias Describir los distintos tipos de enlaces que mantienen la estructura de las protenas Describir la estructura tridimensional de una protena a travs del conocimiento de los niveles de organizacin de las mismas. Explicar los cambios en la solubilidad y en la hidratacin de las protenas producidos por el calor, cambios en el pH y en la fuerza inica del medio Utilizar apropiadamente el lenguaje de la bioqumica Comprender la importancia que tiene la estructura de las protenas en las actividades biolgicas con nfasis en protenas como hemoglobina y colgeno. Realizar ensayos experimentales cualitativos para identificar protenas. Realizar un ensayo experimental para la obtencin de una protena presente en los huesos, y luego observar algunas de sus propiedades.

PROTENASSon macromolculas orgnicas, constituidas bsicamente por carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O) y nitrgeno (N); aunque pueden contener tambin azufre (S) y fsforo (P) y, en menor proporcin, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (I), etc.Las protenas ocupan un lugar cuanti- y cualitativamente muy importante entre las molculasconstituyentes de los seres vivos. En animales superiores, las protenas son los compuestos orgnicos ms abundantes, pues representan alrededor del 50% del peso seco de los tejidos. Desde el punto de vista funcional, su papel es fundamental. No existe proceso biolgico alguno que no dependa de la presencia y/o actividad de este tipo de sustancias.Las protenas son los materiales que desempean un mayor nmero de funciones en las clulas de todos los seres vivos. Por un lado, forman parte de la estructura bsica de los tejidos (msculos, tendones, piel, uas, etc.) y, por otro, desempean funciones metablicas y reguladoras (asimilacin de nutrientes, transporte de oxgeno y degrasasen la sangre, inactivacin de materiales txicos o peligrosos, etc.). Tambin son los elementos que definen la identidad de cada ser vivo, ya que son la base de la estructura del cdigo gentico (ADN) y de los sistemas de reconocimiento de organismos extraos en el sistema inmunitario.Su diversidad funcional es abrumadora:

son protenas todas las enzimas, catalizadores de las reacciones qumicas en los organismos vivientes muchas de las hormonas, reguladoras de las actividades celulares la hemoglobina y otras molculas con funciones de transporte en la sangre, como las HDL y LDL transportadoras de lpidos. los anticuerpos responsables de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraos los receptores de muchas clulas, como las neuronas y otras a las cuales se fijan especficamente ciertas molculas la actina y la miosina, a las cuales se debe en ltima instancia el acortamiento del msculo durante la contraccin El citoesqueletocelular es de naturaleza proteica y dirige fenmenos tan importantes como el transporte intracelular o la divisin celular. En los tejidos de sostn (conjuntivo, seo, cartilaginoso) de los vertebrados,las fibras de colgenoforman parte importante de lamatriz extracelulary son las encargadas de conferir resistencia mecnica tanto a la traccin como a la compresin. Laovoalbminade la clara de huevo, lalactoalbminade la leche, lagliadinadel grano de trigo y la hordenade la cebada, constituyen una reserva de aminocidos para el futuro desarrollo del embrin. Las distintasfases del ciclo celularson el resultado de un complejo mecanismo de regulacin desempeado por protenas como laciclina.

Las Protenas estn constituidas por gran nmero de unidades estructurales que forman largas cadenas. En otros trminos se trata de polmeros (poli: muchos; meros: parte). Por hidrlisis, las macromolculas protenicas son rotas en numerosos compuestos relativamente simples, de pequeo tamao que son las unidades fundamentales constituyentes de la molcula.Estas unidades son los aminocidos, de los cuales existen unas veinte especies diferentes. Cientos o miles de estos aminocidos pueden participar en la formacin de la gran molcula proteica.

AMINOCIDOS

Todos los aminocidos constituyentes de las protenas son compuestos que contienen un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2 ), unido al carbono (alfa), el carbono alfa es aquel inmediato al carboxilo.Se dice entonces que los aminocidos constituyentes de las protenas son -aminocidos y su frmula general es la siguiente:

NH2 grupo amino Cadena lateral R R C COOH grupo carboxilo H

Donde R corresponde a la cadena lateral, diferente para cada uno de los 20 aminocidos que constituyen las protenas.Tericamente es posible la existencia de una gran variedad de aminocidos, pero solamente veinte tipos diferentes se utilizan para construir las protenas, y siempre los mismos veinte ya se trate de una clula bacteriana, de una clula vegetal o de una clula de nuestro propio organismo. Las nicas diferencias entre estos veinte aminocidos radican en sus grupos laterales.

En la naturaleza existen unos 80 aminocidos diferentes, pero de todos ellos slo unos 20 forman parte de las proteinas. Los aminocidos que un organismo no puede sintetizar y, por tanto, tienen que ser suministrados con la dieta se denominanaminocidos esenciales;y aquellos que el organismo puede sintetizar se llamanaminocidos no esenciales.Para la especie humana son esenciales ocho aminocidos:treonina, metionina, lisina, valina, triptfano, leucina, isoleucina y fenilalanina (ademspuede aadirse lahistidinacomo esencial durante el crecimiento, pero no para el adulto)Los 20 aminocidos constituyentes de las protenas son:Clasificacin de los aminocidos en funcin de la naturaleza de su cadena lateral

Aminocidos neutros o alifticosEn ellos la cadena lateral es un hidrocarburo aliftico. Son muy poco reactivos, y fuertemente hidrofbicos (excepto la Gly, cuya cadena lateral es un tomo de hidrgeno). Estos AA hidrofbicostienden a ocupar la parte central de las protenas globulares, de modo que minimizan su interaccin con el disolvente. Aminocidos PolaresEn la cadena lateral poseen grupos funcionales polares como oxhidrilos sulfhidrilos Aminocidos cidos: Tienen dos ms grupos carboxilo Aminocidos bsicos: Tienen dos ms grupos amino

Propiedades de los AminocidosActividad ptica

En todos los AA proteicos, excepto en la glicina (Gly),el carbonoalfaes asimtricoy por lo tanto, son pticamente activos. Esto indica queexisten dos enantimeros(ismeros pticos), uno de la serie D y otro de la serie L .Los AA proteicos son invariablemente de la serie L. En algunos casos muy concretosse pueden encontrar AA de la serie D: en los peptidoglicanos de la pared celular, en ciertos pptidos con accin antibitica y en pptidos opioides de anfibios y reptiles.

Propiedades qumicas: Carcter anfteroLos aminocidos tienen comportamiento anftero: Esto se debe a la presencia en su molcula de un grupo carboxilo cido ( libera H+ al medio) y un grupo bsico amino ( toma H+ del medio). En disolucin acuosa, los aminocidos son capaces de ionizarse, dependiendo del pH, El comportamiento cido-base de los AA es el que va a determinar laspropiedades electrolticas de las protenas, y de ellas dependen, en gran medida, sus propiedades biolgicas. En el modelo de interaccin protena-ligando, la carga elctrica de una y otro juegan un papel fundamental. Por este motivo, la funcin de las protenas es extraordinariamente sensible al pH: A pH bajo, la mayor parte de los grupos disociables estarn protonados, y por lo tanto habr un gran nmero decargas positivasen la protena A pH elevado, los grupos disociables no estarn protonados, con lo cual habr mayor nmero decargas negativasCambios en el pH se traducen en cambios en el nmero de cargas de la protena, y estos cambios pueden inhibir la interaccin de la protena con un ligando determinado. Por este motivo, muchas protenas (enzimas, sobre todo) slo pueden funcionar en un margen relativamente estrecho de pH. Aqu radica la importancia del mantenimiento de valores contantes de pH en el medio interno del organismo

Cuando el pH es neutro adoptan un estado dipolar inico conocido como zwitterin.

Existe un pH para el cual la carga elctrica media de las molculas es cero. Este pH se llamapunto isoelctrico(pI). El pI es el pH en el que la molcula se disocia por igual en ambos sentidos, y como equidista de los dos valores de pK, puede obtenerse por su semisuma:

As, para la glicina (pK1=2,22 y pK2=9,86, el pI vale 6,04. As, a pH=6,04 la immensa mayora de las molculas de glicina estaran en forma de iones hbridos (zwitterin) y no se desplazaran hacia ningn polo al aplicarles un campo elctrico.Cuando el AA contiene otros grupos cidos o bsicos, el poder amortiguador gana posibilidades. As, el cido glutmicotiene tres grupos disociables, cuyos pK son: pK1=2,1; pK2=3,9 y pK3=9,8:

La forma I (totalmente protonada) tiene una carga neta positiva. La forma II tiene carga neutra (una positiva y una negativa), la forma III tiene una carga negativa y la forma IV tiene dos cargas negativas. Elpunto isoelctrico del cido glutmicoser aproximadamente 3,0 (la semisuma de pK1y pK2, los pK que flanquean a la forma zwitterin). La proporcin de molculas en la forma IV (2 cargas negativas) es tan pequea que puede considerarse como despreciable a la hora de calcular el pI.En el caso del AAargininaexisten dos grupos bsicos y uno cido. La disociacin de la arginina se esquematiza del siguiente modo, donde pK1=2,2; pK2=9,2 y pK3=12,5:

La forma I (totalmente protonada) tiene dos cargas positivas. La forma II tiene una carga neta positiva, la forma III es neutra (una positiva y una negativa) y la forma IV tiene una carga negativa. Elpunto isoelctrico de la argininaser aproximadamente 10,85 (la semisuma de pK2y pK3, los pK que flanquean a la forma zwitterin). La proporcin de molculas en la forma I (2 cargas positivas) es tan pequea que puede considerarse como despreciable a la hora de calcular el pI.

Lasprotenasestn formadas por la unin de AA mediante un enlace peptdico. Este enlace se produce entre el grupo COOH de un AA y el grupo NH2de otro, de forma que desaparecen sus propiedades amortiguadoras. Sin embargo, siempre existir al menosun grupo amino y un grupo carboxilo terminal, que puedan actuar como amortiguadores. Adems hay algunosAA que aportan grupos ionizables en sus cadenas laterales: cido asprtico y glutmico, arginina, lisina, histidina, etc. En la tabla de la derecha se recogen los valores de pK de estos grupos.

PPTIDOS

Los aminocidos pueden establecer enlaces entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino de otro una unin que se llama unin peptdica. El producto formado cuando se unen de esta manera dos aminocidos se llama dipptido. Es posible seguir agregando ms aminocidos con el mismo tipo de unin para formar tripptidos, tetrapptidos, pentapptidos, etc.En general se llama se llama polipptido al polmero formado por ms de 10 aminocidos unidos por enlaces peptdicos. Cuando la cadena polipeptdica tiene un peso molecular mayor a 6000 daltons (lo cual corresponde a polmeros e mas de 50 aminocidos), la molcula es considerada una protena.No hay lmite preciso entre pptidos y protenas, el de 6000 daltons es arbitrario y se ha elegido porque es el peso aproximado de la insulina, hormona producida en el pncreas y primera protena cuya estructural completa pudo ser conocida con exactitud. R H2N --- C --- H R

CO ------ HN --- C --- H COOHUnin peptdica (en el recuadro a trazo cortado)

Pptidos de importancia biolgicaEn la naturaleza existen muchos pptidos que se encuentran tanto en vegetales como en animales y cumplen importantes funciones. Uno de los pptidos ms ampliamente distribuido en la naturaleza, pues se encuentra en bacterias, vegetales y animales es el glutation. Se trata de un tripptido, que participa en las reacciones de oxido-reduccin.Existen muchos pptidos que cumplen funciones como hormonas y factores liberadores de hormonas, como por ejemplo: angiotensina, vasopresina, oxitocina, MSH etc. Muchos antibiticos, sustancias producidas por microorganismos que poseen efectos txicos sobre otros microorganismos son pptidos. Esta breve enumeracin da idea de la diversidad de funiones que puede cumplir este tipo de sustancias.

Algunas hormonas polipeptdicas:

NombreN de aa constituyentesFuncin

Vasopresina9Regulacin del balance hdrico

Oxitocina9Contracciones uterinas durante el parto

Glucagn 29Hiperglucemiante

Edulcorantes bajos en caloras: no solo los azcares son dulces

La glucosa que no se necesita de inmediato para obtener energa metablica se almacena como glucgeno o se convierte en lpidos para depositarse en el tejido adiposo (graso). Se pueden formar depsitos de lpidos en las paredes de los vasos sanguneos, lo que con el tiempo conduce a la aterosclerosis y un mayor riesgo de apopleja o ataque cardaco. Por consiguiente, por razones de salud y estticas muchas personas han intentado limitar su consumo de grasa y de carbohidratos, en especial de sacarosa. Para satisfacer el gusto por las golosinas desarrollado por dietas azucaradas, diversos materiales naturales y sintticos se han investigado, como sustitutos o enriquecedores del azcar. Puesto que estos edulcorantes no son carbohidratos o no se absorben en absoluto en el conducto gastrointestinal, se describen como bajos en caloras o en ciertos casos no nutritivos.Los alcoholes de azcar , manitol y sorbitol, aunque no tan dulces como la sacarosa, se han usado por muchos aos como sustitutos bajos en caloras. Su aptitud para ser absorbidos en el intestino es mnima, pero su capacidad para formar puente hidrgeno, asocindose a otras molculas por ejemplo el agua, ha hecho que se les asocie con una accin laxante desagradable si se consumen en grandes cantidades.El uso de sacarina que es aproximadamente 300 veces ms dulce que la sacarosa, se ha puesto en duda porque se ha demostrado que favorece el cncer en animales de laboratorio en ciertas condiciones es decir, puede aumentar la carcinogenicidad de otras sustancias-, bajo la clusula Delaney de la Ley para Alimentos, Frmacos y Cosmticos Puros de E.U.A., la sacarina se clasifica, por tanto, como carcinognico y los alimentos que la contienen deben mostrar una advertencia acerca de su efecto en animales de laboratorio.A principios de 1983, la Food and Drug Administration de E.U.A. aprob el uso de aspartame (ester L-aspartil-L-fenilalanilmetlico) como edulcorante bajo en caloras. Alrededor de 200 veces ms dulce que la sacarosa, el aspartame ha conseguido encontrar un lugar en cafs gastronmicos, bebidas gaseosas dietticas y muchos otros alimentos. El aspartame, un dipptido compuesto de dos aminocidos, ilustra el hecho de que una molcula no tiene que ser un carbohidrato para ser dulce.Ante la perspectiva de la expiracin de las patentessobre el aspartame, hay nuevos compuesto en espera de entrar en competencia con l.Bailey y Bayley. (2000) Qumica Orgnica. Quinta edicin. Ed. Prentice Hall.

PROTENASComo ya hemos mencionado se considera protena a aquellas cadenas polipeptdicas de ms de 50 aminocidos o sea un peso molecular mayor a 6000 daltons.

LOS NIVELES DE ORGANIZACIN DE LAS PROTENASA causa de su tamao y su naturaleza qumica, las protenas exhiben una organizacin estructural en tres dimensiones. Existen cuatro niveles formales de estructura protenica,

1) Estructura primaria:En un sistema vivo, una protena se ensambla de un aminocido por vez formndose una larga cadena polipeptdica, a la manera de hilera de vagones. La secuencia lineal de aminocidos est dictada por la informacin gentica contenida en la clula para esa protena en particular. La estructura primaria nos habla respecto al nmero y tipo de aminocidos que forman las protena, o sea a la identidad y secuencia de estos aminocidos en la cadena polipeptdica. Cada protena diferente tiene una estructura primaria diferente.

Establecer la estructura primaria es un paso fundamental en el estudio de las molculas protenicas, razn por la cual se han invertido muchos esfuerzos en ese propsito. La primera protena cuya secuencia se conoci con exactitud fue la insulina bovina, hormona secretada por el pncreas de estos animales, este importantsimo hito en la bioqumica moderna se debe al investigador ingls Sanger, quien en la dcada del 50 pudo resolver los enormes problemas que el tema planteaba e iniciar una era de asombrosos progresos en este campo. Hoy se conoce la secuencia de aminocidos de unas 4.000 molculas proteicas y es posible prever que este nmero seguir aumentando en un futuro inmediato.La estructura primaria de una protena es el principal determinante de su conformacin, sus propiedades y sus caractersticas funcionales. Los requerimientos estructurales para que una protena cumpla correctamente con su papel fisiolgico son muy rigurosos. No slo es necesario mantener el nmero y tipo de aminocidos constituyentes, sino tambin que cada uno de ellos ocupe una posicin definida en la cadena. Alteraciones en ese ordenamiento, o sustituciones de aminocidos, pueden afectar la capacidad funcional de la molcula y hasta tornarla intil.

2) Estructura secundaria: A medida que la cadena se ensambla, comienzan a ocurrir interacciones entre los distintos aminocidos a lo largo de ella, Linus Pauling y Robert Corey dilucidaron que podan formarse puentes hidrgenos (interacciones entre distintas partes de la molcula proteica), lo que daba por resultado dos estructuras diferentes, una llamada hlice alfa, porque fue la primera en ser descubierta y la segunda, hoja o lmina beta. Se denomina estructura secundaria de una protena a las configuraciones regulares repetidas que generan los puentes de hidrgeno entre los tomos de la protena. Las protenas que en la mayor parte de su longitud asumen una forma de hlice o de hoja plegada se conocen como protenas fibrosas y desempean importantes papeles estructurales en los organismos. Estas estructuras se muestran en la figura:

Estructuras secundarias de las protenas a) la hlice mantiene su forma por la presencia de los puentes hidrgenos. Los puentes de hidrgeno se forman entre tomos de oxgeno del grupo carbonilo de un aminocido y el tomo de hidrgeno del grupo amino de otro aminocido situado a cuatro aminocidos de distancia en la cadena. Los grupos R, que no se muestran en este diagrama, estn unidos a los carbonos indicados por los puntos. Los grupos R se extienden hacia afuera de la hlice b) la hoja plegada beta. Los pliegues se forman por la existencia de puentes de hidrgeno entre tomos del esqueleto del polipptido, los grupos R unidos a los carbonos indicados por los puntos, se extiende por encima y por debajo de los pliegues de la hoja.Hlice alfa: muy frecuentemente la disposicin de la cadena determina su enrollamiento sobre un eje central, como si estuviese envolviendo un cilindro.Lmina beta o lmina plegada: la cadena proteica se encuentra aqu ms extendida, cuando dos o ms cadenas as extendidas se aparean, se establecen estructuras laminares que presentan un plegamiento en zig-zag. Las protenas que en la mayor parte de su longitud asumen una forma de hlice o de hoja plegada se conocen como protenas fibrosas y desempean importantes papeles estructurales en los organismos.

En ciertas protenas se pueden presentar otros tipos de estructura secundaria. Una de ellas es la hlice de colgeno. Tambin puede suceder que la cadena polipetdica no posea una estructura regular, en cuyo caso se habla de disposicin al azar.

3) Estructura terciaria:La estructura tridimensional intrincada que resulta de estas interacciones entre los grupos R de los aminocidos que forman la protena. En muchas protenas, la estructura terciaria hace que toda la molcula adquiera una configuracin globular, que se pliega de manera complicada, estas protenas se llaman globulares. Las enzimas (protenas que regulan las reacciones qumicas en los seres vivos) son protenas globulares, al igual que lo son los receptores de membrana para una enorme variedad de molculas. Los anticuerpos, componentes importantes del sistema inmune, tambin son protenas globulares.Las estructuras tridimensionales de todas estas molculas son de importancia crtica en la determinacin de sus funciones biolgicas.

Lasfuerzas que estabilizan la estructura terciariade una protena se establecen entre las distintas cadenas laterales de los AA que la componen. Los enlaces propios de la estructura terciaria pueden ser de dos tipos: covalentes y no covalentes (Figura de la derecha). Los enlacescovalentespueden deberse a (1) la formacin de unpuente disulfuroentre dos cadenas laterales de Cys, o a (2) la formacin de unenlace amida(-CO-NH-) entre las cadenas laterales de la Lys y un AA dicarboxlico (Glu o Asp). Los enlacesno covalentespueden ser de cuatro tipos: (1)fuerzas electrostticasentre cadenas laterales ionizadas, con cargas de signo opuesto, (2)puentes de hidrgeno, entre las cadenas laterales de AA polares (3)interacciones hidrofbicasentre cadenas laterales apolares y (4)fuerzas de polaridaddebidas a interacciones dipolo-dipolo

Existenregiones diferenciadas dentro de la estructura terciariade las protenas que actan como unidades autnomas de plegamiento y/o desnaturalizacin de las protenas. Estas regiones constituyen un nivel estructural intermedio entre las estructuras secundaria y terciaria reciben el nombre dedominios. Los dominios se pliegan por separado a medida que se sintetiza la cadena polipeptdica. Es la asociacin de los distintos dominios la que origina la estructura terciaria. La Figura de la derecha corresponde a la protenapiruvato quinasa, que consta de 4 dominios, cada uno representado de un color.La prdida total o parcial de los niveles de estructuracin superiores al primario recibe el nombre dedesnaturalizacin, que puede ser reversible o irreversible

Estructura terciaria de la mioglobina, se asemeja mucho a una sola unidad, de las cuatro que constituyen la molcula de hemoglobina. Posee un grupo hemo al igual que cada una de las partes la molcula de hemoglobina.

4) Estructura cuaternaria:Muchas protenas estn compuestas de ms de una cadena polipetdica. Estas cadenas pueden permanecer asociadas por distintos tipos de interacciones. Estas protenas se llaman multimricas: una protena que contiene dos cadenas polipetdicas se llama dmero; una que contiene 3 cadenas, un trmero y la que contiene cuatro un tetrmero. La hormona insulina, por ejemplo, es un dmero porque est compuesta por dos cadenas, la hemoglobina es un tetrmero. Este nivel de organizacin de las protenas que implica interaccin de dos o ms polipptidos, se llama estructura cuaternaria.

Los niveles de organizacin de la molcula de hemoglobina: a) la secuencia de los aminocidos en cada cadena es su estructura primaria. b) la forma helicoidal asumida por cualquier parte de la cadena, como consecuencia del enlace puente hidrgeno, determina su estructura secundaria c) el plegamiento de las cadenas en figuras tridimensionales es la estructura terciaria d) la combinacin de las cuatro cadenas en una sola molcula funcional es la estructura cuaternaria. Cada una de las cuatro cadenas circunda a un grupo hemo que puede retener una sola molcula de oxgeno. Una molcula de hemoglobina, por lo tanto, es capaz de transportar cuatro molculas de oxgeno.

DESNATURALIZACN DE LAS PROTEINASEl agua es el disolvente biolgico por excelencia. En disolucin acuosa, los residuos hidrofbicosde las protenas se acumulan en elinteriorde la estructura, mientras queen la superficieaparecen diversosgrupos con carga elctrica, en funcin del pH del medio. En torno a los grupos cargados, los dipolos del agua se orientan conforme a la carga elctrica de cada grupo, de tal manera que la protena presenta unacapa de solvatacinformada por elagua de hidratacin, que es el agua retenida por las cargas elctricas de la superficie de las protenas. Los AA polares sin carga tambin se disponen en la superficie, donde interaccionan con el agua mediante puentes de hidrgeno (Figura superior izquierda).

Cualquier factor que modifique la interaccin de la protena con el disolvente disminuir su estabilidad en disolucin y provocar la precipitacin. As, la desaparicin total o parcial de la envoltura acuosa, la neutralizacin de las cargas elctricas de tipo repulsivo o la ruptura de los puentes de hidrgeno facilitar la agregacin intermolecular y provocar la precipitacin. La precipitacin suele ser consecuencia del fenmeno llamadodesnaturalizacin.El cumplimiento de su funcin por parte de una protena depende el mantenimiento de una conformacin adecuada, lo cual exige a su vez que sus estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria si la tuviera no sufran alteraciones.Cuando la protena no ha sufrido ningn cambio en su interaccin con el disolvente, se dice que presenta unaestructura nativa. Se llamadesnaturalizacinde las protenas a la prdida de las estructuras de orden superior(secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptdica reducida a un polmero estadstico sin ninguna estructura tridimensional fija.Cuando las protenas son sometidas a distintos cambios, por ejemplo la accin del calor, cambios de PH etc. pueden sufrir alteraciones; la molcula tiende a desdoblarse, desenrollarse perdiendo su conformacin normal, a este proceso se le llama desnaturalizacin, e implica la prdida de la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria, mientras que la estructura primaria no se altera.Un ejemplo familiar de desnaturalizacin es la provocada por el calor en las protenas de la clara de huevo, generalmente la desnaturalizacin es un proceso irreversible.La desnaturalizacin provoca diversosefectosen la protena:1. cambios en las propiedades hidrodinmicasde la protena: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusin2. una drsticadisminucin de su solubilidad, ya que los residuos hidrofbicos del interior aparecen en la superficie3. prdida de las propiedades biolgicas

Una protena desnaturalizada cuenta nicamente con su estructura primaria. Por este motivo,en muchos casos, la desnaturalizacin es reversibleya que es la estructura primaria la que contiene la informacin necesaria y suficiente para adoptar niveles superiores de estructuracin. El proceso mediante el cual la protena desnaturalizada recupera su estructura nativa se llama renaturalizacin. Esta propiedad es de gran utilidad durante los procesos deaislamiento y purificacin de protenas, ya que no todas la protenas reaccionan de igual forma ante un cambio en el medio donde se encuentra disuelta.En algunos casos, la desnaturalizacin conduce a la prdida total de la solubilidad, con lo que la protena precipita. La formacin de agregados fuertemente hidrofbicos impide su renaturalizacin, y hacen que el proceso seairreversible.

Los agentes que provocan la desnaturalizacin de una protena se llamanagentes desnaturalizantes. Se distinguen agentesfsicos(calor) yqumicos(detergentes, disolventes orgnicos, pH, fuerza inica). Como en algunos casos el fenmeno de la desnaturalizacin es reversible, es posible precipitar protenas de manera selectiva mediante cambios en: La polaridad del disolvente disminuye cuando se le aaden sustancias menos polares que el agua como el etanol o la acetona. Con ello disminuye el grado de hidratacin de los grupos inicos superficiales de la molcula proteica, provocando la agregacin y precipitacin. Los disolventes orgnicos interaccionan con el interior hidrofbico de las protenas y desorganizan la estructura terciaria, provocando su desnaturalizacin y precipitacin. La accin de los detergentes es similar a la de los disolventes orgnicos.

Un aumento de la fuerza inica del medio (por adicin de sulfato amnico, urea o hidrocloruro de guanidinio, por ejemplo) tambin provoca una disminucin en el grado de hidratacin de los grupos inicos superficiales de la protena, ya que estos solutos compiten por el agua y rompen los puentes de hidrgeno o las interacciones electrostticas, de forma que las molculas proteicas se agregan y precipitan. En muchos casos, la precipitacin provocada por el aumento de la fuerza inica es reversible.

Los iones H+y OH-del agua provenientes de cidos bases, provocan efectos parecidos, pero adems de afectar a la envoltura acuosa de las protenas tambin afectan a la carga elctrica de los grupos cidos y bsicos de las cadenas laterales de los aminocidos. Esta alteracin de la carga superficial de las protenas elimina las interacciones electrostticas que estabilizan la estructura terciaria y a menudo provoca su precipitacin.

Cuando la temperatura es elevada aumenta la energa cintica de las molculas con lo que se desorganiza la envoltura acuosa de las protenas, y se desnaturalizan. Asmismo, un aumento de la temperatura destruye las interacciones dbiles y desorganiza la estructura de la protena, de forma que el interior hidrofbico interacciona con el medio acuoso y se produce la agregacin y precipitacin de la protena desnaturalizada.

CLASIFICACION DE LAS PROTENASLas protenas pueden clasificarse en dos grandes grupos a) protenas simples y b) protenas conjugadas.a) Protenas simples (Holoprotenas)Son aquellas constituidas nicamente por aminocidos. Pueden estar constituidas por ms de una cadena. Entre este tipo de protena se encuentran la albmina (es una protena plasmtica), las globulinas, las histonas etc.

b) Protenas conjugadas (Heteroprotenas)Estn constituidas por la asociacin de una protena simple y una porcin no protenica llamada grupo prosttico, que puede ser un azcar, un lpido, un cido nucleico o simplemente un in inorgnico. La protena en ausencia de su grupo prosttico no es funcional, y se llamaapoprotena. La protena unida a su grupo prosttico es funcional, y se llamaholoprotena(holoprotena = apoprotena + grupo prosttico). Son protenas conjugadas lahemoglobina, lamioglobina, loscitocromos, etc. Son protenas conjugadas la hemoglobina, las lipoprotenas (HDL, LDl, VLDL),

ESTRUCTURA DE LAS PROTENAS Y SU RELACIN CON SU FUNCIN: EJEMPLOS

Colgeno: una protena fibrosaEn general, las protenas fibrosas tienen una secuencia repetida, regular de aminocidos y, por lo tanto, una estructura redundante, regular. Un ejemplo es el colgeno, que constituye aproximadamente un tercio de toda la protena de los vertebrados. La molcula bsica de colgeno est compuesta de tres polipptidos muy largos (aproximadamente mil aminocidos por cadena). Estos tres polipptidos, constituidos por grupos repetidos de aminocidos, se mantienen unidos por puentes de hidrgeno que enlazan a los aminocidos de diferentes cadenas formando una espira cerrada. Las molculas pueden enroscarse tan cerradamente porque cada tres aminocidos se encuentra una glicina, que es el ms pequeo de todos. Las molculas de colgeno se empaquetan y forman fibrillas, que a su vez se asocian en fibras de mayor tamao.El colgeno constituye en realidad una familia de protenas. Diferentes tipos de molculas de colgeno contienen polipptidos con secuencias ligeramente diferentes de aminocidos. Las estructuras ms grandes formadas a partir de los diferentes tipos de molculas desempean una variedad de funciones en el cuerpo. Consideremos una vaca: los tendones, que unen el msculo al hueso, estn constituidos de fibras de colgeno en haces paralelos; as dispuestos son muy fuertes, pero no se estiran. En contraste el cuero de la vaca est constituido por fibrillas de colgeno dispuestas en una malla entrelazada que se deposita en lminas. Incluso sus crneas (las cubiertas transparentes de los globos oculares) estn compuestas de colgeno. Cuando el colgeno se hierve en agua, los polmeros se dispersan en cadenas ms cortas, que conocemos como gelatina.Otras protenas fibrosas incluyen a la queratina, la seda y la elastina, presente en el tejido elstico de los ligamentos.

Hemoglobina: una protena globular:La hemoglobina es una protena que se encuentra dentro de los glbulos rojos, cuyo grupo prosttico es el hem o hemo, al cual debe su intenso color rojo. Se trata de una molcula tetramrica, integrada por cuatro cadenas de globina, cada una de las cuales est asociada a un hemo (el hemo es una molcula compleja que contiene hierro). Como se ha dicho la hemoglobina es una molcula tetramrica, est constituida por la asociacin de dos cadenas polipeptdicas de 141 aminocidos cada una llamadas cadenas (alfa) y otras dos cadenas de 146 aminocidos que pueden ser (beta), (delta) o (epsilon), segn el tipo de hemoglobina de que se trate. A pesar de las diferencias en las secuencias de estas cadenas, todas ellas poseen una conformacin muy semejante.En el hombre adulto normal se encuentran dos tipos de hemoglobina: 1) hemoglobina A1 (HbA1), formada por dos unidades y dos (la notacin que representa a esta molcula es 22), es la ms abundante pues representa ms del 95% del total de hemoglobina en los glbulos rojos. 2) Hemoglobina A2 (HbA2), constituida por dos cadenas y dos (22), esta presente en una proporcin que no alcanza al 3% del total.La sangre del recin nacido contiene otro tipo de hemoglobina, llamada fetal o F (HbF), integrada por dos cadenas y dos (22). La hemoglobina F es la predominante en el feto durante los ltimos seis meses de vida intrauterina. En el momento del parto, alrededor del 80% de la hemoglobina en la sangre del cordn umbilical es F (el resto es HbA1). A partir del nacimiento se produce una reduccin sostenida de HbF hasta su desaparicin total, que ocurre aproximadamente a la edad de 6 meses, cuando se alcanza la distribucin de HbA y HbA propias del adulto. Otra hemoglobina, llamada embrionaria se encuentra durante pocas ms tempranas de la vida fetal (entre el primero y el tercer mes) y est formada por cadenas y (22)La hemoglobina tiene la propiedad especial de ser capaz de combinarse dbilmente con el oxgeno recogido en los pulmones y liberarlo en los tejidos; adems de tener la capacidad de actuar como buffer o amortiguador qumico.

Protenas del plasma sanguneo: protenas globularesLa concentracin total de protenas en el plasma sanguneo humano normal vara entre 6 a 8 gr/dl. De tal modo, las protenas constituyen la mayor parte de los slidos del plasma.Los mtodos actuales de separacin permiten identificar dos grupos principales de protenas plasmticas: albmina y globulinas.Albmina: es la ms abundante de las protenas del plasma, tiene gran capacidad para unirse a una gran variedad de compuestos y actuar como protena transportadora de por ejemplo cidos grasos, bilirrubina, calcio etc.Globulinas: esta fraccin es sumamente compleja, solo mencionaremos al las -globulinas, -globulinas, -globulinas (anticuerpos) y al fibringeno que interviene en la coagulacin de la sangre.

Funciones de las protenas del plasma sanguneo: Mantenimiento de la volemia:Una importante funcin de las protenas del plasma es la de actuar como factor regulador de lquido entre la sangre circulante y el espacio interticial. Este intercambio se realiza a travs de los capilares, cuyas paredes son fcilmente permeables al agua y sustancias de bajo peso molecular en ella disueltas, pero no se dejan atravesar por macromolculas como las de las protenas. hay una notable diferencia en la concentracin de protenas de los lquidos intersticial y vascular. Esta diferencia determina que la presin osmtica relacionada con las partculas de protenas (presin onctica) dispersas en ambos medios sea distinta, siendo mucho mayor en el lquido vascular, por lo que tiende a ingresar agua desde el lquido intersticial al lecho vascular. A esta fuerza se opone la presin a que est sometida la sangre en el capilar, llamada presin hidrosttica, que tiende a impulsar el lquido fuera del capilar. En el segmento arterial de un asa capilar la presin hidrosttica es mayor que la presin osmtica y el agua sale y con ella otros solutos, en cambio en el segmento venoso esta situacin se invierte y el agua retorna al torrente sanguneo. Ciertas alteraciones de este mecanismo pueden determinar la acumulacin de lquido en el espacio intersticial. Esto constituye un sntoma muy comn en la clnica y se conoce con el nombre de edema. La albmina es la protena responsable de la mayor parte de la presin onctica del plasma.

Funcin amortiguadora:Las protenas plasmticas pueden ejercer una accin buffer de cierta importancia.

Anticuerpos:Los anticuerpos son protenas globulares complejas producidas en grandes cantidades por glbulos blancos especializados (linfocitos), en respuesta a la presencia de molculas extraas al organismo. Una sustancia que induce la formacin de anticuerpos se conoce como antgeno, virtualmente todas las protenas extraas y la mayora de los polisacridos extraos pueden actuar como antgenos.Un anticuerpo reconoce y se combina con su antgeno particular en casi la misma forma y tan especficamente como una enzima se combina con su sustrato. Los anticuerpos inmovilizan o destruyen las protenas extraas, las partculas virales, las bacterias y otros invasores.

BIBLIOGRAFA: Qumica Biolgica. Antonio Blanco. Editorial El ateneo Principios de bioqumica. A. Lehninger. Editorial Sarvierhttp://www.ehu.eus/biomoleculas/proteinas/tema10.htmhttp://www.um.es/molecula/prot.htmhttp://www.aula21.net/nutricion/proteinas.htm#1