Proteínas

Las proteínas, aminoácidos y péptidos

Función de las proteínas

Las funciones de las proteínas son de gran importancia, son varias y bien diferenciadas. Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales.

Las funciones de las proteínas son específicas de cada tipo de proteína y permiten que las células defenderse de agentes externos, mantener su integridad, controlar y regular funciones, reparar daños. Todos los tipos de proteínas realizan su función de la misma forma: Por unión selectiva a moléculas.

Las proteínas estructurales se unen a otras moléculas de otras proteínas y funciones que realizan incluyen la creación una estructura mayor mientras que otras proteínas se unen a moléculas diferentes: hemoglobina a oxígeno, enzimas a sus sustratos, anticuerpos a los antígenos específicos, hormonas a sus receptores específicos, reguladores de la expresión génica al ADN.

Las proteínas tienen una función defensiva, ya que crean los anticuerpos y regulan factores contra agentes extraños o infecciones. Toxinas bacterianas, como venenos de serpientes o la del botulismo son proteínas generadas con funciones defensivas. Las mucinas protegen las mucosas y tienen efecto germicida. El fibrinógeno y la trombina contribuyen a la formación coágulos de sangre para evitar las hemorragias. Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos ante posibles antígenos.

Las proteínas tienen otras funciones reguladoras puesto que de ellas están formados los siguientes compuestos: Hemoglobina, proteínas plasmáticas, hormonas, jugos digestivos, enzimas y vitaminas que son causantes de las reacciones químicas que suceden en el organismo. Algunas proteínas como la ciclina sirven para regular la división celular y otras regulan la expresión de ciertos genes.

Las proteínas cuya función es enzimática son las más especializadas y numerosas. Actúan como biocatalizadores acelerando las reacciones químicas del metabolismo.

Las proteínas funcionan como amortiguadores, manteniendo en diversos medios tanto el pH interno como el equilibrio osmótico. Es la conocida como función homeostática de las proteínas.

La contracción de los músculos través de la miosina y actina es una función de las proteínas contráctiles que facilitan el movimiento de las células constituyendo las miofibrillas que son responsables de la contracción de los músculos. En la función contráctil de las proteínas también está implicada la dineina que está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.

La función de resistencia o función estructural de las proteínas también es de gran importancia ya que las proteínas forman tejidos de sostén y relleno que confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos como el colágeno del tejido conjuntivo fibroso, reticulina y elastina del tejido conjuntivo elástico. Con este tipo de proteínas se forma la estructura del organismo. Algunas proteínas forman estructuras celulares como las histonas, que forman parte de los cromosomas que regulan la expresión genética. Algunas glucoproteínas actuan como receptores formando parte de las membranas celulares o facilitan el transporte de sustancias.

Si fuera necesario, las proteínas cumplen también una función energética para el organismo pudiendo aportar hasta 4 kcal de energía por gramo. Ejemplos de la función de reserva de las proteínas son la lactoalbúmina de la leche o a ovoalbúmina de la clara de huevo, la hordeina de la cebada y la gliadina del grano de trigo constituyendo estos últimos la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.

Las proteínas realizan funciones de transporte, ejemplos de ello son la hemoglobina y la mioglobina, proteínas transportadoras del oxígeno en la sangre en los organismos vertebrados y en los músculos respectivamente. En los invertebrados, la función de proteínas como la hemoglobina que transporta el oxígeno la realiza la hemocianina. Otros ejemplos de proteínas cuya función es el transporte son citocromos que transportan electrones y lipoproteínas que transportan lípidos por la sangre.

Proteínas: clasificación

Según su forma (estructurales):

a) Fibrosas (insolubles): presentan cadenas polipeptídicas largas de forma filamentosa o alargada y una estructura secundaria atípica. Confieren fuerza y elasticidad a la molécula. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina (cabello, uñas, piel), colágeno (tejido conectivo, tendones) y elastina (tejido conectivo elástico). 

b) Globulares (solubles): Se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua, tienen funciones dinámicas como las enzimas, inmunoglobulinas, y proteínas de transporte (hemoglobina).  Suelen presentar giros alfa. 

Insulina (hormona reguladora de la glucosa en sangre), mioglobina (transporte de oxígeno), ribonucleasa (controla la síntesis de RNA)  Éste tipo de proteína realiza la mayor parte del trabajo químico de la célula (síntesis, metabólico, transporte etc). La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares.  c) Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos). 

Según su composición química:  

a) Simples u holoproteínas: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colágeno (globulares y fibrosas).  

b) Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas con un grupo prostético.

Control nervioso y comportamiento. Tipos de sinapsis y neurotransmisores

La sinapsis es la comunicación funcional entre las neuronas que permite transformar una señal eléctroquímica (potencial de acción) en una señal química capaz de atravesar el espacio sináptico.

Según el mecanismo de propagación, existen dos tipos de sinapsis: eléctrica y química.

La sinapsis eléctrica ocurre entre neuronas conectadas estrechamente por canales proteicos llamados conexones, que transmiten iones de neurona a neurona. Son las sinapsis menos frecuentes, se han encontrado en algunos invertebrados como, por ejemplo, los cangrejos.

La sinapsis química tiene lugar entre neuronas que están separadas por un espacio sináptico a través del cual los neurotransmisores, al unirse con receptores específicos de la membrana postsináptica, permiten la propagación del impulso nervioso (potencial excitador postsináptico) o impiden la transmisión del impulso nervioso (potencial inhibidor postsináptico) en la neurona postsináptica. La acción de los neurotransmisores puede ser interferida por el consumo de algunas drogas como la morfina (fig. 2).

Una vez que los neurotransmisores cumplen su función deben ser eliminados del espacio sináptico para el correcto funcionamiento de la sinapsis. Esto puede ocurrir de dos formas: enzimas específicas destruyen al neurotransmisor o bien los transportadores de neurotransmisores los llevan hasta la membrana de la neurona presináptica que los había liberado (recaptación).

Además de sinapsis entre neuronas, también existen sinapsis entre neuronas y células motoras o musculares (fig. 1). 

Figura 1. Esquema de una sinapsis química muscular

Figura 2. Efecto de la morfina en la sinapsis química

La morfina se une a receptores nerviosos ubicados en neuronas del cerebro y de la médula espinal. Estas neuronas son parte de vías que conducen impulsos nerviosos para el dolor. Debido a esta capacidad de la morfina, se le utiliza para reducir el dolor y producir sedación. Las neuronas moduladoras participan en la regulación de la actividad de los neurotransmisores en la sinapsis. En el caso de la figura 2, la encefalina es el neurotransmisor de la neurona moduladora. La morfina se une a los receptores de la
membrana presináptica inhibiendo la liberación de los neurotransmisores desde la neurona presináptica hacia el espacio sináptico. Gracias a este proceso se interrumpe la transmisión de impulsos nerviosos para el dolor.

Fuente: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=136129