¿Qué son las proteínas? - Conoce este tipo de molécula

Son moléculas grandes y de compuestos orgánicos, las cuales se ubican en las células para que estas hagan las funciones vitales en el cuerpo humano. Las proteínas están conformadas por otras moléculas más pequeñas, que se llaman aminoácidos, y su estructura tiene silueta de cadena. Los enlaces que los unen se nombran péptidos y según como se formen junto a las partículas de los aminoácidos se les dará la estructura y función a las proteínas.

Existen 20 tipos diferentes de proteínas que están dentro del cuerpo humano. Cada una con un objetivo distinto, pero la tarea principal está en fortalecer la pared celular, también existen proteínas que cumplen más de una función. Junto a otros factores y elementos, generan un equipo fundamental para dar las condiciones adecuadas de vida.

Definición de proteínas en química

En la química, las proteínas son biopolímeros, lo que significa que son grandes moléculas. Están presentes en los seres vivos y están formadas por aminoácidos y péptidos. Se componen por químicos orgánicos, como lo son el carbono, hidrogeno, oxígeno y nitrógeno, y tienen un elevado peso molecular. El nitrógeno comprende el 16 % de una molécula de proteína, esto se entiende que por cada 6.25 gramos de proteína hay 1 gramo de nitrógeno. Según sus rasgos en física y química, ellas se pueden clasificar como proteínas simples y proteínas conjugadas.

Las proteínas simples, o así mismo llamadas holoproteínas, están formadas por una cadena de aminoácidos y sus derivados en secuencia. También se entienden por la conformación de su grupo proteico, en donde podemos encontrarlas de manera fibrosa y globular. Un ejemplo sería la insulina y el colágeno.

Las proteínas conjugadas o las heteroproteínas, están formadas por cadenas de péptidos unidas a otros compuestos. En su estructura se encuentran también lípidos y glúcidos, que consiguen realizar distintas actividades y obtener características que las diferencia. Son solo globulares y las ubicamos en el ADN, funciones enzimáticas o de coagulación. Encontramos también proteínas que se pueden agrupar a partir del gen de una célula, se nombran proteoma.

¿Por qué son importantes las proteínas para los seres vivos?

Cumplen un papel fundamental en el cuerpo tanto de humanos, animales y plantas (en muy bajas cantidades porque predominan los carbohidratos). Sus funciones se basan principalmente en la reparación y creación de las células para funciones vitales del organismo. Son esenciales al desarrollo y crecimiento del cuerpo humano gracias a su contenido de nitrógeno que no está presente en grasas (lípidos).

Ayudan a crear los múltiples tejidos que se encuentran en el cuerpo. Reunen diferentes elementos para la función correcta de jugos gástricos, enzimas y células. Ayuda a producir los anticuerpos, necesarios para el organismo cuando existe alguna enfermedad. En la creación de colágeno son las que aportan la resistencia en los tejidos que envuelven a los órganos y articulaciones, incluso presente en la piel.

Se encuentran también como unidades importantes para la regulación de las hormonas, esto a fin de mantener las condiciones del cuerpo humano. Un ejemplo es la insulina, que es la encargada de regular la glucosa que viaja en el torrente sanguíneo. De no ser así, la persona que no obtiene los valores adecuados o no produce con regularidad esta hormona, puede padecer de diabetes.

El cuerpo humano necesita una cantidad de proteínas diarias (0.8 gramos por kilogramo del peso corporal). Cuando se consumen las proteínas, éstas son procesadas en el tracto digestivo a aminoácidos. Podemos encontrar  personas que están por debajo o encima de las unidades fundamentales del consumo de proteínas. Esta falta o sobreexposición, puede causar diferentes enfermedades o condiciones.

Una dieta que carezca de consumo de proteínas puede generar:

• Malnutrición causada por baja ingesta de proteínas en la dieta (enfermedad de kwashiorkor).
• El no razonamiento de las acciones o retardo mental.
• Disminuye la creación de anticuerpos, lo que hace que el cuerpo no tenga una defensa para las enfermedades.

También la ingesta excesiva de proteínas es mala, el cuerpo no tiene la capacidad para guardarlas, en cambio, ellas siguen su proceso digestivo. Se convierten en ácidos grasos (lípidos) o azúcares. Los componentes químicos como el nitrógeno pasan por el hígado, pero se convierte en urea que es procesada por los riñones. Las enfermedades se presentarán después de que el cuerpo realice a la absorción de las proteínas y puede verse afectado en:

• Crecimiento de sustancias tóxicas en el cuerpo. Produce enfermedades en los riñones y el hígado.
• Disminución del tamaño de los huesos. Perdida del calcio corporal, se debe contrarrestar con el consumo de suplementos proteicos.
• Descontrol en la actividad del sistema inmune.
• Reacciones alérgicas a algún alimento en específico.
• Aumento en los niveles de azúcar en el cuerpo.

¿Qué tipos de proteína existen?

Se clasifican según las diferentes cualidades. Pero no existe una forma establecida de cómo se puedan subdividir. Las podemos encontrar de la siguiente manera:

• Según su forma: Pueden ser fibrosas, en donde se presentan cadenas de polipéptidos largas junto a estructuras secundarias. No son solubles en agua y tienen secuencias repetitivas dejando residuos. Un ejemplo de ellas son la insulina, la queratina y el colágeno. Las globulares, que son cadenas en forma de esfera donde los grupos de dentro son insolubles y los que permanecen afuera pueden interactuar con líquidos. Y por último encontramos las mixtas, que se forman la parte fibrosa en el centro de la proteína y la globular en los extremos.
• Según su solubilidad: Encontramos las proteínas de membrana, que son proteínas hidrofóbicas (no se relacionan con el agua). Siguiendo comportamiento distinto a las proteínas del citoplasma. Las proteínas desordenadas se encuentran con mayor frecuencia, tienen una estructura más flexible y se van adaptando al contexto y pueden interactuar con líquidos u otras moléculas.
• Según su composición química: Se representan en dos formas, las proteínas simples que solamente producen aminoácidos y las proteínas conjugadas, que tienen cadenas polipeptídicas y un grupo prostético. Suelen subclasificar según su grupo prostético, y podemos encontrar elementos como:
  • Metales (proteína más metal).
  • Ácidos de núcleos (proteína asociada con un ácido nucleico).
  • Lípidos y colesterol (es uno o más lípidos junto a alguna proteína).

Ejemplos de funciones que puede hacer la proteína

Las proteínas se logran clasificar según sus obligaciones en el cuerpo humano, ya que tienen una alta actividad y en algunos casos una sola molécula se encarga de múltiples tareas.

Anticuerpo

Son aquellos que se pegan a los virus, bacterias y microorganismos que pueden ser perjudiciales para la salud. Actúan como un mecanismo de defensa, una de estas proteínas es la inmunoglobulina G (IgG) o también la queratina que protege la piel.

Enzima

Las enzimas son las reaccionesquímicas que ocurren dentro de las células, creando moléculas en donde se lee la información genética del ADN almacenada. De gran importancia para el organismo, también ayudan a degradar los alimentos que consumimos.

Mensajera

Transmiten señales al igual que otras moléculas entre tejidos, células, órganos. Estas tareas se cumplen a fin de coordinar funciones vitales del cuerpo humano, se encuentran señales que las podemos percibir de forma física, como son las contracciones musculares a manera de respuesta de la miosina, el desarrollo de un ser humano que depende de la hormona del crecimiento que es segregada por la glándula pituitaria.

Estructural

Son el soporte que conforman a las células y tejidos que recubren el cuerpo y los órganos. Siendo su función a dar resistencia y elasticidad al cuerpo, esto formando tejidos. Se presentan en forma de cables ensamblados, tenemos como ejemplo a la tubulina que es la estructura del citoesqueleto o el colágeno que se encuentra en tejidos conectivos.

Transporte/ almacenamiento

Las proteínas se mueven a través del cuerpo y llevan consigo componentes que se necesitan para funciones de órganos, células o tejidos. Un ejemplo es que la hemoglobina transporta oxígeno a la sangre. También a nivel de celular, se mueven por medio de las membranas y permiten el paso de nutrientes y solutos.

Forma parte en ser materia prima en fuentes de energía química y compuestos de carbono, porque son importantes en hacer presencia en la mayoría de actividades que realiza el cuerpo humano. Su almacenamiento ayuda a regular el pH y muchas proteínas las adquirimos de alimentos de origen animal, como lo son las carnes, huevo, leche y sus derivados. Las proteínas de origen vegetal, conforme a granos y legumbres, son llamadas proteínas incompletas no poseen los aminoácidos completos, en cambio, las de origen animal tienen los 20 aminoácidos completos.

¿Qué es la desnaturalización de proteínas?

Ocurre cuando se pierden las estructuras de la proteína, menos la principal. El proceso de desnaturalización se da cada vez que la proteína no tiene un mantenimiento adecuado teniendo alteraciones a nivel molecular. Se desnaturalizan una vez que en el medio que se encuentran existan cambios repentinos y drásticos de temperatura. En el momento que esto ocurre ellas se transforman en líneas fibrosas y no son solubles en agua.

Las condiciones para que una proteína pierda su naturaleza son:

• En sitios donde la temperatura sea mayor a 60 °C produciendo un calor excesivo o en temperaturas menores a 10 °C que suelen enfriarse. Los cambios bruscos de temperatura también comprometen su estructura.
• Sustancias que puedan modificar su pH.
• La presencia de altos contenidos de salinidad o en concentración.
• Agitaciones moleculares.
• Adición de solventes orgánicos como acetonas.

Desestabilizan a las proteínas y actúan con mecanismos distintos según la actividad de la proteína. En algunos casos los solventes orgánicos funcionan como creación de enlaces a fin de servir de estabilizador de los péptidos porque presenta una mayor formación de uniones. Pero pueden provocar el rompimiento de los enlaces covalentes (producto de la conexión de dos átomos que comparten electrones). Los ejemplos de cómo se puede desnaturalizar las proteínas pueden ser:

• En el momento que se corta la leche, esto ocurre cuando se descompone la caseína (proteína de la leche).
• En la fijación de un peinado del cabello, es producto del calor al que se expuso la queratina.

También se cuenta con que las proteínas pueden volver a realizar sus funciones biológicas, esto se llama renaturalización, y ocurre cuando las condiciones son correctas. En casos necesarios, la desnaturalización de proteínas y su restauración pueden ser controlados, esto es posible solamente con algunas proteínas. Un ejemplo de este proceso es cuando se trabaja con proteínas que están en núcleos de ADN y ARN.

¿Qué es la síntesis de proteínas?

Usando los genes presentes en los aminoácidos suele suceder la formación de proteínas. Según sea el ser vivo, puede variar la complejidad con la que ocurre la síntesis. Esta actividad de las proteínas se realiza principalmente en el código genético (ADN). Dentro de este contexto, la proteína pasa un proceso de evolución donde puede conseguir su estructura primaria porque es importante para su secuencia de aminoácidos. Luego de este proceso, la proteína alcanza a desempeñar su función.

En la química la síntesis de la proteína va de la mano con la formación de los péptidos, para crear moléculas pequeñas y orgánicas mediante reacciones químicas. Estos métodos son con principios científicos aplicados a la bioquímica y la biología celular, gracias a estas ciencias nos permite integrar aminoácidos no naturales a la composición de las proteínas.

Para la síntesis de proteínas encontramos un ciclo que se divide en tres pasos, la cual son:

1. Iniciación: Es la primera etapa del proceso de la síntesis de proteínas. Se hace mediante las subunidades de los ribosomas. A esto se le une el ARN mensajero se transmite para complementar la base de grupos de moléculas que se pueden encontrar en células eucariotas y procariotas.
2. Elongación: Es el orden de los componentes que hay llegado. Su transformación depende según el mensaje genético. La elongación empieza cuando el aminoácido que contiene ARN se une y forma el enlace que el péptido necesita. Esto funciona como un mecanismo y tiene una finalidad que es cuando el aminoácido con el ARN se acaba.
3. Terminación: Se termina la creación de la proteína debido a que los componentes químicos ya se han agotado. El ARN que traslada la información queda libre y logra ser utilizado de nuevo. Según la actividad que halla en elaborar proteínas, la molécula puede empezar a crear una nueva antes de que otra proteína finalice.