Proteínas: de la estructura primaria a la cuaternaria

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Esta es una molécula de hexoquinasa, una proteína del metabolismo que se encuentra en la mayoría de los seres vivos. Esta compuesta por aproximadamente 6000 átomos y pesa 40 kiloDaltons, también tiene una molécula de glucosa pegada que no se representa en el esquema.

Estructura de las Proteínas

A primera vista podría pensarse en las proteínas como polímeros lineales de aminoácidos unidos entre sí por medio de enlaces peptídicos. Sin embargo, la secuencia lineal de aminoácidos puede adoptar múltiples conformaciones en el espacio. 

Polipéptidos

Las uniones peptídicas se establecen entre los grupos amino y los carboxilo de otro aminoácidos, formando dipéptidos--> tripéptidos--> tetrapéptidos--> POLIPÉPTIDOS. Cada enlace forma un plano 

Algunos polipéptidos funcionan per se como hormonas (Insulina y glucagón -->> regulan la glucosa en sangre) o neurotransmisores (colecistoquinina--> sensación de hambre)

La estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos  en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos  presentes y el orden en que están enlazados. La conformación espacial de una proteína se analiza en términos de estructura secundaria y estructura terciaria. La asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización, la llamada estructura cuaternaria. 

Por último, la asociación de proteínas con otros tipos de biomoléculas para formar asociaciones supramoleculares con carácter permanente da lugar a la estructura quinaria.

Estructura primaria

Estructura secundaria

La estructura secundaria de una proteína es la que adopta espacialmente. Existen ciertas estructuras repetitivas encontradas en las proteínas que permiten clasificarlas en dos tipos: hélice alfa y lámina beta.

Una hélice alfa es una apretada hélice formada por una cadena polipeptídica. La cadena polipetídica principal forma la estructura central, y las cadenas laterales se extienden por fuera de la hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoácido n se une por puente hidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoácido que está tres residuos mas allá ( n + 4 ). De esta manera cada grupo CO y NH de la estructura central (columna vertebral o "backbone") se encuentra unido por puente hidrógeno.

Existen tres modelos de alfa hélice. El primero muestra solo al carbono alfa de cada aminoácido. El segundo muestra todos los átomos que forman la columna vertebral del polipéptido .

 El tercero y mas completo modelo, muestra todos los puentes hidrógeno que mantienen la alfa-hélice. Las hélices generalmente están formadas por aminoácidos hidrófobos, en razón que son, generalmente, la máxima atracción posible entre dichos aminoácidos. Las hélices se observan, en variada extensión, prácticamente en todas las proteínas.

B-Las láminas beta son el otro tipo de estructura secundaria. Pueden ser paralelas o antiparalelas. Las anti-paralelas generalmente se ven así:

Y los giros que tienen en su estructura :

donde el aminoácido n se une por puente hidrógeno al aminoácido (n +3) .

Existe un tipo especial de modelo molecular para resaltar la estructura secundaria de las proteínas.  Este tipo de modelo de proteína representa los segmentos de lámina-beta como cintas en flecha (ribbons) y las alfa hélices como como cintas en espiral.

 El resto de la cadena polipeptídica se referencia como un espiral al azar ("random coil"), y se dibuja como una fina línea. Por favor, note que espiral al azar o "random coil" es un nombre que lleva a confusión, dado que las proteínas están altamente organizadas, pero esta región no tiene una estructura secundaria con componentes difíciles de categorizar.

Estructura Terciaria

La estructura terciaria es la estructura plegada y completa en tres dimensiones de la cadena polipeptídica, la hexoquinasa que se usa como icono en esta página es una estructura tridimensional completa.

A diferencia ded la estructura secundaria, la estrtuctura terciaria de la mayor parte de las proteínas es específica de cada molécula, además, determina su función.

EL plegamiento terciario no es inmediato, primero se agrupan conjuntos de estructuras  denominadas dominios que luego se articulan para formar la estructura terciaria definitiva. Este plegamiento está facilitado por uniones denominadas puentes disulfuro, -S-S- que se establecen entre los átomos de azufre del aminoácido cisteína.

Existen, sin embargo dos tipos de estructuras terciarias básicas:

Estructura cuaternaria

Solo está presente si hay mas de una cadena polipeptídica. Con varias cadenas polipeptídicas, la estructura cuaternaria representa su interconexión y organización. Esta es la imagen de la hemoglobina, una proteína con cuatro polipéptidos, dos alfa-globinas y dos beta globinas. En rojo se representa al grupo hem (complejo pegado a la proteína que contiene hierro, y sirve para transportar oxígeno).

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