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Fruta, huevo, pescado... ¿Qué tienen todos ellos en común? Además de ser alimentos, están repletos de proteínas. Las proteínas desempeñan muchas funciones vitales en nuestro cuerpo como, por ejemplo, mantener la estructura de nuestros cuerpos y alimentos. Cuando batimos huevos para hacer un pastel, lo hacemos para unir los ingredientes y…
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Jetzt kostenlos anmeldenFruta, huevo, pescado... ¿Qué tienen todos ellos en común? Además de ser alimentos, están repletos de proteínas. Las proteínas desempeñan muchas funciones vitales en nuestro cuerpo como, por ejemplo, mantener la estructura de nuestros cuerpos y alimentos.
Cuando batimos huevos para hacer un pastel, lo hacemos para unir los ingredientes y dar textura al pastel. También nos encontramos con las proteínas, como las del yogur y la caseína de la leche.
Las proteínas están en nuestro cuerpo y en los alimentos; cumplen funciones esenciales, por lo que es necesario comprender todo sobre ellas.
Las proteínas son Compuestos orgánicos que se encuentran en muchos de los elementos que vemos en nuestro día a día; llevan a cabo funciones muy importantes en nuestro cuerpo para que podamos vivir.
Puedes pensar en las proteínas como una gran construcción hecha de pequeños bloques. Estos pequeños bloques son los aminoácidos.
Los aminoácidos son los bloques de construcción o monómeros de las proteínas. Están formados por un carbono alfa (α) unido a un grupo amino (NH2), un grupo carboxilo (COOH), un átomo de hidrógeno (H) y una cadena lateral variable denominada (R), que le confiere diferentes propiedades químicas.
Las proteínas son esenciales para la vida, ya que desempeñan diversas funciones: pueden transportar materiales, controlar procesos fisiológicos como el crecimiento, acelerar reacciones químicas, almacenar sustancias, etc.
Fig. 1: Estructura de un aminoácido. Se pueden observar sus distintos componentes; es decir, un carbono alfa (α) unido a un grupo amino (NH2), un grupo carboxilo (COOH), un átomo de hidrógeno (H) y una cadena lateral de variable (R), que le confiere diferentes propiedades químicas.
A continuación veremos algunos de los ejemplos más comunes de proteínas:
Tipo de proteína | Funciones | Ejemplo |
Enzimas | Las enzimas catalizan y aceleran las reacciones | La amilasa descompone los azúcares y los almidones |
Proteínas estructurales | Las proteínas estructurales mantienen la estructura de la célula y su forma | La queratina fortalece el cabello y las uñas |
Proteínas de transporte | Permiten el movimiento de los materiales por el cuerpo | La hemoglobina transporta El oxígeno por el cuerpo |
Proteínas de defensa | Protegen el cuerpo, manteniendo barreras o eliminando amenazas. | Los anticuerpos se unen a moléculas extrañas (antígenos) para facilitar su eliminación |
Tabla 1: Proteínas, funciones y ejemplos.
Las proteínas tienen diferentes tamaños y formas. La forma de las proteínas es esencial para sus funciones. En general, hay dos formas de proteínas: globular y fibrosa:
Las proteínas globulares son más solubles que las fibrosas, porque los aminoácidos pueden doblarse de manera que los grupos estén en la superficie. Las proteínas globulares también tienen interacciones más débiles entre sus secuencias de aminoácidos, en comparación a las proteínas fibrosas; esto hace a las globulares más fáciles de desnaturalizar.
Figura 2: proteínas fibrosas y proteínas globulares.
La desnaturalización de las proteínas es la pérdida de la forma nativa de una proteína. La desnaturalización implica la ruptura de los enlaces no covalentes en la estructura de la proteína, lo que suele provocar la pérdida de la forma, la estructura y la función de la proteína; como consecuencia se llega a una degradación.
¿Alguna vez has cocinado un huevo frito y has visto que la clara cambia de color?: Pasa de un color transparente amarillento a un color blanco. Esto también ocurre si lo hervimos o si lo hacemos en el microondas.
Pues bien, esto se debe a la desnaturalización de las proteínas que se encuentran en el huevo.
Después de entender qué es la desnaturalización de las proteínas y por qué se desnaturalizan, debemos entender qué partes de una proteína pueden desnaturalizarse. Para ello, debemos saber cómo se genera la conformación final de una proteína.
Como hemos comentado anteriormente, las proteínas están formadas por una cadena de aminoácidos; cuando algunas cadenas de aminoácidos se unen, originan enlaces peptídicos.
Las cadenas más largas de aminoácidos unidas entre sí se denominan enlaces polipeptídicos.
Veamos las estructuras:
Fig. 3: Estructura de las proteínas (primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria).
Todas las estructuras que se mencionaron se muestran en la figura 3, excepto las (β) hojas plegadas:
Cada proteína tiene su propia secuencia y se forma con interacciones químicas que la unen. La desnaturalización se produce cuando se producen cambios físicos y químicos en el entorno. Estos incluyen, entre otros: la temperatura, el pH y la adición de sustancias químicas. La desnaturalización suele implicar la ruptura de todas las estructuras, excepto la estructura primaria; es decir, destruye la estructura tridimensional o terciaria de una proteína y la estructura secundaria —también la cuaternaria, si una proteína tiene más de una cadena polipeptídica—. Por ello, en general, las proteínas desnaturalizadas tienen una estructura menos uniforme y suelta, que suele ser insoluble en agua.
Que una proteína pueda volver a plegarse tras la desnaturalización depende de la complejidad y el tipo de la propia proteína. La razón por la que puede producirse la renaturalización es que la estructura primaria de una proteína no se destruye. Algunas proteínas tienen todas las instrucciones necesarias para el plegado en su secuencia de aminoácidos; sin embargo, otras proteínas pueden necesitar chaperonas (proteínas que ayudan a plegar o desplegar proteínas más grandes o proteínas con complejos).
La renaturalización es el proceso por el que las proteínas vuelven a su conformación original, normalmente tras la desnaturalización.
No obstante, en condiciones extremas, la renaturalización se vuelve muy difícil.
Por ejemplo, cuando hervimos o freímos un huevo, lo sometemos a tanto calor que la renaturalización de la proteína no puede producirse de forma sencilla o espontánea.
¿Te has preguntado alguna vez si hay formas prácticas de renaturalizar las proteínas? Pues la respuesta es sí. Los científicos pueden utilizar microesferas para intentar renaturalizar las proteínas; estas son pequeñas partículas huecas y circulares que suelen estar hechas de vidrio o cerámica.
Por ejemplo, la ribonucleasa A mal plegada, que cataliza la degradación del ARN para conferir una mayor inmunidad al huésped, puede ser renaturalizada o replegada usando microesferas.
Tras colocarlas en las microesferas, podemos introducir grupos disulfuro y sulfhidrilo. Los científicos teorizan que los grupos sulfhidrilos interactúan con los disulfuros y conducen al replegado de la proteína, ya que se producen reacciones tiol-disulfuro, en las que el tiol se oxida para formar enlaces disulfuro.
Los enlaces disulfuro (S-S) son las interacciones que estabilizan la formación tridimensional de la proteína, o la estructura terciaria; suelen formarse entre dos cisteínas (la cisteína es uno de los 20 aminoácidos que usan los organismos vivos).
Cuando las proteínas se desnaturalizan, dejan de funcionar, debido a que la forma y la conformación de la proteína determinan su función. Por lo tanto, cuando se desnaturalizan las proteínas, estas no pueden transportar materiales, señalar moléculas, sostener estructuras en nuestro cuerpo… ¡y mucho más! Las proteínas también ayudan a reparar y a fabricar nuevas células esenciales para la supervivencia.
Pero, además de ser los bloques de construcción de nuestras vidas, las proteínas también pueden utilizarse en el diseño de nuevos fármacos, lo que implica el diseño de moléculas cuyas formas complementan nuestro objetivo biológico. Esto se debe a que los fármacos suelen actuar uniéndose al sitio receptor de la diana o donde bloquean el efecto de la proteína o la copian; a veces pueden unirse a múltiples sitios receptores de la diana.
Los científicos creen que, al unirse a múltiples sitios receptores de la diana, los fármacos pueden crear una “firma de interacción molecular” que puede emplearse para identificar nuevos fármacos o nuevos usos de fármacos ya existentes.
Ahora que sabemos qué es la desnaturalización de las proteínas, podemos preguntarnos cuáles son las causas para que una proteína se desnaturalice:
Los factores que pueden provocar la desnaturalización de las proteínas pueden ser agentes químicos o agentes físicos:
En la siguiente tabla puedes ver
Agentes químicos | Agentes físicos |
Detergentes.
| Luz ultravioleta (UV) |
Disolventes orgánicos.
| Altas presiones |
pH | Agitaciones extremas |
Compuestos inorgánicos.
| Calor |
Tabla 2: Ejemplos de agentes químicos y agentes físicos que desnaturalizan las proteínas.
Veamos algunos ejemplos de nuestra vida cotidiana en los que presenciamos la desnaturalización de las proteínas:
Los huevos están hechos, principalmente, de agua y proteínas. Cuando batimos un huevo o cuando montamos las claras para hacer merengue, lo estamos desnaturalizando; aunque a medias, no completamente. Esto se debe a que estamos creando una consistencia ligera y esponjosa a partir de una sustancia que era líquida. Pero, si las claras se baten durante más tiempo, acaban desnaturalizándose completamente y se vuelven rígidas.
Molecularmente, cuando se baten las claras, la proteína se desenreda, de modo que los extremos hidrófilos se unen al agua y las partes hidrófobas van hacia el aire. Esto origina enlaces que mantienen la mezcla batida y las burbujas de aire en su lugar. Si no se baten hasta que estén duras, las proteínas solo se desnaturalizan a medias, lo que significa que conservarán sus propiedades elásticas. Al hornearse, las proteínas se desnaturalizan por completo y rodean las burbujas de aire hasta atraparlas; esto genera una consistencia ligera y esponjosa, como se puede observar en algunos postres, como el suflé.
Las sustancias hidrófilas tienen tendencia a estar el agua. En otras palabras, tienen una fuerte afinidad con el agua (son amantes del agua).
Las sustancias hidrofóbicas o hidrófobas tienden a no gustar del agua. En otras palabras, son odiosas para el agua o no se mezclan con ella. Por ejemplo, el aceite y las grasas.
La cocción de la carne implica la desnaturalización por el calor, lo que hace que no sea reversible en absoluto. Este proceso acompaña a los cambios de color.
Por ejemplo, cuando cocinamos un filete de carne, se producen cambios estructurales. Los tejidos conectivos y las proteínas musculares comienzan a desnaturalizarse: cambia el color y la ternura de la carne.
Pero, concretamente, ¿Cuáles son las proteínas que intervienen en este proceso?:
Los cambios de temperatura son cambios físicos que pueden provocar la desnaturalización de las proteínas. Esto se debe a que, cuando calentamos una sustancia, sus moléculas comienzan a moverse muy rápidamente, lo que provoca la rotura de los enlaces que unen los átomos que las forman. Como consecuencia, las proteínas pierden su forma; es decir, se desnaturalizan.
Cuando enfriamos una sustancia, sus moléculas se mueven más lentamente y sus enlaces pueden llegar a congelarse; esto ocasiona la rotura de los enlaces que unen los aminoácidos, lo que provoca la consecuente pérdida de forma en las proteínas (desnaturalización).
Las proteínas globulares son más sensibles a los cambios de temperatura que las fibrosas.
Los cambios en el pH pueden llegar a provocar desequilibrios en las proteínas, hasta llegar su desnaturalización. Esto se debe a que cuando se cambia el pH de una disolución, se produce un desequilibrio ácido-base generado por una diferencia de cantidad de iones de hidrógeno (H+) e hidróxido (OH-). Esto afecta a la unión de los aminoácidos que forman las proteínas; así se produce su desnaturalización.
Los cambios en el pH pueden llegar a provocar desequilibrios en las proteínas, que resultan en su desnaturalización. Esto se debe a que cuando se cambia el pH de una disolución, se produce un desequilibrio ácido-base generado por una diferencia en la cantidad de iones de hidrógeno (H+) e hidróxido (OH-). Esto afecta a la unión de los aminoácidos que forman las proteínas; así se provca su desnaturalización.
La desnaturalización implica la ruptura de los enlaces en la estructura de la proteína, lo que suele provocar la pérdida de la forma, la estructura y la función de la proteína. Esto resulta en una degradación.
Las proteínas se pueden desnaturalizar por varias causas, algunas de ellas son:
Los agentes desnaturalizantes de las proteínas pueden ser físicos o químicos.
Los cambios de temperatura son cambios físicos que pueden provocar la desnaturalización de las proteínas. Esto se debe a que, cuando calentamos una sustancia, sus moléculas comienzan a moverse muy rápidamente, lo que provoca la rotura de los enlaces que unen los átomos que las forman. Como consecuencia, las proteínas pierden su forma; es decir, se desnaturalizan.
Cuando enfriamos una sustancia, sus moléculas se mueven más lentamente, y sus enlaces pueden llegar a congelarse; esto ocasionaría la rotura de los enlaces que unen los aminoácidos, provocando la consecuente pérdida de forma en las proteínas (desnaturalización).
Tarjetas en Desnaturalización de las proteínas15
Empieza a aprender¿Cómo renaturalizan los científicos las ribonucleasas?
Los científicos renaturalizan la ribonucleasa A colocándola en microesferas. Introducen grupos disulfuro y sulfhidrilo.
Los científicos teorizaron que los grupos sulfhidrilos interactúan con los disulfuros y conducen al replegado de la proteína, ya que se producen reacciones tiol-disulfuro en las que el tiol se oxida para formar enlaces disulfuro.
¿Qué son las proteínas?
Compuestos orgánicos formados por pequeñas moléculas llamadas aminoácidos.
¿Qué son los compuestos orgánicos?
Compuestos que contienen principalmente carbono y pueden sustentar la vida. Los compuestos orgánicos también suelen estar formados por hidrógeno, oxígeno o nitrógeno.
¿Qué son los aminoácidos?
Son los bloques de construcción o monómeros de las proteínas. Están formados por un carbono alfa unido a un grupo amino, un grupo carboxilo, hidrógeno y una cadena lateral de nombre variable, que le confiere diferentes propiedades químicas.
¿Por qué las proteínas son esenciales para la vida?
Porque desempeñan muchas funciones vitales para los seres vivos. Pueden transportar materiales, controlar procesos fisiológicos como el crecimiento, acelerar reacciones químicas, almacenar cosas, etc.
¿Cuáles de las siguientes opciones son una forma práctica de renaturalizar las proteínas?
Se pueden utilizar microesferas modificadas para intentar renaturalizar las proteínas.
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