Proteinas y sus funcion

La colección de proteínas dentro de una célula determina su salud y función. Las proteínas son responsables de casi todas las tareas de la vida celular, incluida la forma celular y la organización interna, la fabricación de productos y la limpieza de desechos y el mantenimiento de rutina. Las proteínas también reciben señales del exterior de la célula y movilizan la respuesta intracelular. Son las macromoléculas del caballo de batalla de la célula y son tan diversas como las funciones que cumplen.

¿Cuán diversas son las proteínas?

Proteinas y sus funcion

Figura 1: La fosforilación de una proteína puede hacerla activa o inactiva.
La fosforilación puede activar una proteína (naranja) o inactivarla (verde). La quinasa es una enzima que fosforila proteínas. La fosfatasa es una enzima que desfosforila proteínas, deshaciendo eficazmente la acción de la quinasa.

Las proteínas pueden ser grandes o pequeñas, en su mayoría hidrófilas o en su mayoría hidrófobas, existir solas o como parte de una estructura de unidades múltiples y cambiar de forma con frecuencia o permanecer virtualmente inmóviles. Todas estas diferencias surgen de las secuencias de aminoácidos únicas que componen las proteínas. Las proteínas completamente plegadas también tienen características de superficie distintas que determinan con qué otras moléculas interactúan. Cuando las proteínas se unen a otras moléculas, su conformación puede cambiar de manera sutil o dramática.

Proteinas y sus funcion

No es sorprendente que las funciones de las proteínas sean tan diversas como las estructuras de las proteínas. Por ejemplo, las proteínas estructurales mantienen la forma celular, similar a un esqueleto, y componen elementos estructurales en los tejidos conectivos como el cartílago y el hueso en los vertebrados. Las enzimas son otro tipo de proteína y estas moléculas catalizan las reacciones bioquímicas que ocurren en las células. Sin embargo, otras proteínas funcionan como monitores, cambiando su forma y actividad en respuesta a señales metabólicas o mensajes externos a la célula. Las células también secretan diversas proteínas que pasan a formar parte de la matriz extracelular o participan en la comunicación intercelular.

Enzimas transferasas

Las proteínas a veces se alteran después de que se completan la traducción y el plegado. En tales casos, las denominadas enzimas transferasas añaden pequeños grupos modificadores, como fosfatos o grupos carboxilo, a la proteína. Estas modificaciones a menudo cambian la conformación de la proteína y actúan como interruptores moleculares que activan o desactivan la actividad de una proteína. Muchas modificaciones postraduccionales son reversibles, aunque diferentes enzimas catalizan las reacciones inversas. Por ejemplo, las enzimas llamadas quinasas agregan grupos fosfato a las proteínas, pero se requieren enzimas llamadas fosfatasas para eliminar estos grupos fosfato (Figura 1).

¿Cómo proporcionan las proteínas soporte estructural a las células?

Las microfotografías de celdas individuales se muestran en dos filas, con dos paneles en cada fila. En la fila superior hay dos ejemplos de filamentos de actina teñidos con fluorescencia dentro de células individuales. Las células son polígonos de forma irregular y los filamentos de actina están dispuestos en líneas paralelas. La fila inferior son microtúbulos, etiquetados con un color verde fluorescente. Los microtúbulos están dispuestos en forma de abanico, parecidos a telas de araña.

El citoplasma está muy estructurado gracias a las proteínas. Particularmente en las células eucariotas, que tienden a ser más grandes y necesitan más soporte mecánico que las células procariotas, se puede detectar una extensa red de filamentos (microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios) con una variedad de métodos microscópicos. Los microtúbulos juegan un papel importante en la organización del citoplasma y en la distribución de orgánulos. También forman el huso mitótico durante la división celular. Los filamentos de actina están involucrados en varias formas de movimiento celular, incluida la locomoción celular, la contracción de las células musculares y la división celular (Figura 2). Los filamentos intermedios son fibras fuertes que sirven como soportes arquitectónicos dentro de las células.

¿Cómo ayudan las proteínas a las reacciones bioquímicas de una célula?

Las células dependen de miles de enzimas diferentes para catalizar reacciones metabólicas. Las enzimas son proteínas y hacen que sea más probable que se produzca una reacción bioquímica al reducir la energía de activación de la reacción, lo que hace que estas reacciones procedan miles o incluso millones de veces más rápido de lo que lo harían sin un catalizador. Las enzimas son muy específicas de sus sustratos. Unen estos sustratos en áreas complementarias de sus superficies, proporcionando un ajuste perfecto que muchos científicos comparan con una cerradura y una llave. Las enzimas actúan uniendo uno o más sustratos, uniéndolos para que pueda tener lugar una reacción y liberándolos una vez que la reacción se completa. En particular, cuando se produce la unión del sustrato, las enzimas experimentan un cambio conformacional que orienta o deforma los sustratos para que sean más reactivos (Figura 3).

 

El nombre de una enzima generalmente se refiere al tipo de reacción bioquímica que cataliza. Por ejemplo, las proteasas descomponen las proteínas y las deshidrogenasas oxidan un sustrato al eliminar los átomos de hidrógeno. Como regla general, el sufijo «-ase» identifica una proteína como una enzima, mientras que la primera parte del nombre de una enzima se refiere a la reacción que cataliza.

Figura 3: Enzimas y energía de activación.
Las enzimas reducen la energía de activación necesaria para transformar un reactivo en un producto. A la izquierda hay una reacción que no es catalizada por una enzima (rojo), y a la derecha hay una que sí (verde). En la reacción catalizada por enzima, la enzima se une al reactivo y facilita su transformación en un producto. En consecuencia, la vía de reacción catalizada por enzimas tiene una barrera de energía más pequeña (energía de activación) que superar antes de que pueda continuar la reacción.

¿Qué hacen las proteínas en la membrana plasmática?

Las proteínas de la membrana plasmática suelen ayudar a la célula a interactuar con su entorno. Por ejemplo, las proteínas de la membrana plasmática llevan a cabo funciones tan diversas como transportar nutrientes a través de la membrana plasmática, recibir señales químicas del exterior de la célula, traducir las señales químicas en acción intracelular y, a veces, anclar la célula en una ubicación particular (Figura 4).

 

Un diagrama esquemático muestra una sección transversal de cuatro proteínas de la membrana plasmática que realizan diferentes funciones. Las cuatro proteínas incluyen un transportador, un receptor, una enzima y un ancla.

Figura 4: Ejemplos de la acción de las proteínas transmembrana.
Los transportadores transportan una molécula (como la glucosa) de un lado de la membrana plasmática al otro. Los receptores pueden unirse a una molécula extracelular (triángulo) y esto activa un proceso intracelular. Las enzimas de la membrana pueden hacer lo mismo que hacen en el citoplasma de una célula: transformar una molécula en otra forma. Las proteínas de anclaje pueden unir físicamente estructuras intracelulares con estructuras extracelulares.

Las superficies generales de las proteínas de membrana son mosaicos, con parches de aminoácidos hidrófobos donde las proteínas entran en contacto con los lípidos en la bicapa de la membrana y parches de aminoácidos hidrófilos en las superficies que se extienden hacia el citoplasma a base de agua. Muchas proteínas pueden moverse dentro de la membrana plasmática a través de un proceso llamado difusión por membrana . Este concepto de proteínas unidas a la membrana que pueden viajar dentro de la membrana se denomina modelo de mosaico fluido.de la membrana celular. Las porciones de proteínas de membrana que se extienden más allá de la bicapa lipídica hacia el entorno extracelular también son hidrófilas y con frecuencia se modifican mediante la adición de moléculas de azúcar. Otras proteínas están asociadas con la membrana pero no se insertan en ella. A veces están anclados a lípidos en la membrana o unidos a otras proteínas de membrana (Figura 5).

Un diagrama esquemático muestra un trozo de membrana plasmática en tres dimensiones. El diagrama incluye fosfolípidos, proteínas de membrana, colesterol, glicosilfosfatidilinositol (GPI) y carbohidratos.

Figura 5: El modelo de mosaico fluido de la membrana celular.
Como un mosaico, la membrana celular es una estructura compleja formada por muchas partes diferentes, como proteínas, fosfolípidos y colesterol. Las cantidades relativas de estos componentes varían de una membrana a otra, y los tipos de lípidos en las membranas también pueden variar.

Conclusión

Las proteínas cumplen una variedad de funciones dentro de las células. Algunos están involucrados en el apoyo y el movimiento estructural, otros en la actividad enzimática y otros en la interacción con el mundo exterior. De hecho, las funciones de las proteínas individuales son tan variadas como sus secuencias de aminoácidos únicas y sus complejas estructuras físicas tridimensionales.
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