Las proteínas son cadenas de aminoácidos que realizan muchas funciones, entre la más importantes es la enzimática; es decir, la regulación de las reacciones químicas en los organismos vivos.
La actividad vital de cualquier organismo se basa en procesos químicos. Miles de reacciones químicas tienen lugar en cada célula de su cuerpo y la combinación de estas reacciones determina su personalidad. En este grandioso sistema químico, las moléculas de proteínas juegan un papel fundamental. Al diseñar moléculas complejas, puede ir de dos maneras: usar un sistema de módulos y ensamblar todo tipo de moléculas grandes a partir de una pequeña cantidad de unidades estructurales, o fabricar cada molécula de acuerdo con un plan individual. Piense en los métodos de construcción nuevos y antiguos. Anteriormente, todos los elementos estructurales se hacían para un solo edificio y no se encontraban en otros edificios.
Pero hoy en día, tales edificios solo se pueden restaurar los cuales consideramos muy hermosos y apreciamos. El método de construcción moderno consiste en tomar piezas prefabricadas del mismo tipo o módulos (ladrillos, ventanas, puertas) y ensamblar un edificio a partir de ellas. Pero incluso en un sistema de este tipo, al ensamblar piezas en serie de diferentes maneras, es posible construir una amplia variedad de estructuras. Se implementa un enfoque similar en los sistemas vivos; la complejidad estructural se logra debido al principio de construcción modular. Este enfoque es lógico desde el punto de vista teórico de la evolución , ya que le permite complicar constantemente las estructuras a medida que aparecen nuevos módulos.
Propiedades y características de las proteínas
La principal unidad estructural de las proteínas son los aminoácidos. Las moléculas de esta clase tienen una estructura similar, que difieren ligeramente en los detalles. Son una cadena de átomos, en un extremo de los cuales hay un ion hidrógeno cargado positivamente (H+), y en el otro extremo hay un grupo hidroxilo cargado negativamente (OH–), que consta de oxígeno e hidrógeno. Los grupos laterales se ramifican de la cadena principal, que son diferentes para diferentes aminoácidos. Hay 21 aminoácidos en los organismos vivos y la proteína se construye a partir de aminoácidos. Este proceso es similar a ensartar cuentas en un collar. Cuando dos aminoácidos se acercan , el ion hidrógeno (H+) de uno de ellos se combina con el grupo (OH–) del segundo, y los dos aminoácidos se unen entre sí con la liberación de una molécula de agua.
En este caso, es posible una variedad de combinaciones de aminoácidos. La secuencia de aminoácidos en las perlas se denomina estructura primaria de la proteína. Dado que una perla puede ser cualquiera de los 21 aminoácidos, existe una gran cantidad de posibles variantes de estructura primaria incluso para proteínas cortas. Por ejemplo, ¡hay más de 10 billones de formas de ensamblar una proteína de solo 10 aminoácidos de longitud! Una vez que se ha determinado la estructura primaria de la proteína, bajo la influencia de interacciones electrostáticas entre los diversos grupos laterales de aminoácidos, así como entre los aminoácidos y el agua circundante, la proteína adquiere una forma tridimensional compleja. Para nosotros, las más importantes son las proteínas, que se pliegan en complejas estructuras esféricas, ya que son ellas las que regulan las reacciones químicas en los organismos vivos.
Otros tipos de proteínas, son las que forman el cabello y otras estructuras corporales, no tienen esta forma. Cuando las moléculas complejas interactúan entre átomos específicos de cada una de las moléculas, se forma un enlace químico. La capacidad de las moléculas para interactuar por sí solas no es suficiente para formar un enlace. Las dos moléculas deben acercarse y adoptar una orientación en la que puedan acoplarse los átomos capaces de formar enlaces químicos, al estilo naves espaciales en órbita. Por lo tanto, la estructura tridimensional es de suma importancia para los procesos químicos en los organismos vivos. Es difícil creer que dos moléculas complejas, abandonadas a sí mismas, se dispusieran aleatoriamente en el espacio para que su interacción fuera posible.
Para que una reacción química se desarrolle a un ritmo notable, es necesaria la participación de moléculas llamadas enzimas. La enzima atrae ambas moléculas hacia sí misma y les da una orientación que permite la interacción. Una vez que ha tenido lugar la interacción, la enzima que ha hecho su trabajo se libera y puede repetir esta operación con el siguiente par de moléculas. Debido a su estructura compleja, las proteínas hacen frente perfectamente al papel de las enzimas. Cada estructura primaria corresponde a una determinada forma de molécula de proteína y, por tanto, a una determinada reacción química que cataliza esta proteína. En todos los organismos vivos, la estructura primaria de una proteína se registra en una molécula de ADN.
Así, el ADN mantiene bajo control a todo el organismo, determinando el espectro de proteínas formadas y, por tanto, las posibles reacciones químicas. En principio, según la estructura primaria de una proteína, sería posible predecir qué forma tendrá su molécula y, por tanto, predecir la naturaleza de la reacción química en la que participará esta proteína. En realidad, este problema del plegamiento de proteínas es tan complejo que aún no se puede calcular ni siquiera con las mejores computadoras y software. Hoy en día este es uno de los principales problemas no resueltos de la biología molecular.
