Las proteínas son constituyentes esenciales de los seres vivos, encontrándose en la totalidad de las células animales, vegetales, así como en los medios internos del organismo en forma de plasma, linfa, etc. Todo proceso biológico, a modo de transformaciones energéticas y demás, esta regulado por proteínas enzimáticas.

 

El numero de diferentes proteínas que existen en los diversos organismos es francamente enorme, lo cual se explica por la gran variedad de amino ácidos que entran en su formación, así como la proporción y el ordenamiento diferente que puede tener lugar en cada caso. 

 

Teniendo en cuenta que el peso molecular (PM) medio de un amino acido es 100, la proteína de menor peso molecular estará formada por la unión de aproximadamente 60 amino ácidos. De ahí que, en términos generales, el peso molecular igual a 6000 se utilice como el punto de PM discriminante entre una proteína y un péptido.

 

Las proteínas poseen cuatro niveles estructurales: 1.- primario; 2.- secundario;  3.- terciario; y 4.- cuaternario. 

 

La estructura primaria hace referencia a la forma de organización más básica de las proteínas. Este tipo de estructura de las proteínas está determinada por la secuencia de aminoácidos de la cadena proteica, es decir, por el número de aminoácidos presentes y por el orden en que están enlazados por medio de enlaces peptídicos. Como la estructura primaria es la que determina los niveles superiores de organización, el conocimiento de la secuencia de aminoácidos es del mayor interés para el estudio de la estructura y función de una proteína. 

 

Clásicamente, la secuenciación de una proteína se realiza mediante métodos químicos. El método más utilizado es el de Edman, que utiliza el fenilisotiocianato para marcar la proteína (representado en la Figura de la izquierda como un triángulo) e iniciar una serie de reacciones cíclicas que permiten identificar cada aminoácidos de la secuencia empezando por el extremo amino. Hoy en día esta serie de reacciones las realiza de forma automática un aparato llamado secuenciador de aminoácidos.

 

La estructura secundaria corresponde al arreglo común de los aminoácidos, o sea la estructura tridimensional de una o mas cadenas de aminoácidos. La estructura secundaria es el plegamiento que la cadena polipeptídica adopta en tres planos gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. Los dos tipos mas comunes de estructura secundaria son la alfa-hélice y la beta-laminar. Ambas se diferencia porque la alfa-hélice posee solo una cadena peptídica y la beta-laminar posees dos o mas. Además, la forma beta-laminar puede adoptar tanto la forma paralela como la antiparalela.

 

La estructura terciaria hace referencia a los pliegues de dominios, y el arreglo final de dominios en el polipéptido. Corresponde a la disposición tridimensional de todos los átomos que componen la proteína, concepto equiparable al de conformación absoluta en otras moléculas. En otras palabras, la estructura terciaria está determinada por la secuencia de aminoácidos que determina la estructura primaria. La estructura terciaria mantiene su estabilidad gracias a los amino ácidos que configuran la estructura primaria y cuatro tipos de interacciones que se suceden en tal estructura. Tales interacciones son las siguientes: 1.- fuerzas de van der Waals; 2.- interacciones hidrofobicas;  3.- puentes de hidrogeno; y 4.- interacciones iónicas. 

 

La estructura cuaternaria consiste en el arreglo de varias subunidades en una proteína de tal manera que si son dos subunidades es dímera, si son tres es trímera, si son cuatro es tetrámera, y así sucesivamente hasta llegar a estructuras cuaternarias  poliméricas o polímeros. Por ejemplo, la hemoglobina es un heterotetramero constituido por cuatro subunidades proteica globulares.

 

Lo que se conoce con el nombre de “desnaturalización proteica” corresponde al desdoblamiento y desorganización de la estructura proteica a nivel de las cuatro interacciones mencionadas anteriormente: fuerzas de van der Waals, hidrofobicas, puentes de hidrogeno e iónicas. Es sucede cuando se rompen Si bien las estructuras secundaria y terciaria son desorganizadas pero los enlaces peptídicos entre los aminoácidos permanecen intactos. Las causas mas frecuentes de la desnaturalización proteica son: 1.- calor (por este motivo se cocina la carne y se hace mas digerible); 2.- solventes orgánicos; 3.- agitación mecánica; 4.- ácidos y bases fuertes; y 5.- iones de metales pesados como el mercurio y el plomo.

 

Matemáticamente hablando, y como existen 20 amino ácidos distintos que constituyen las proteínas de los mamíferos, se calcula que la posibilidades de secuencias de amino ácidos posibles corresponde a un numero semejante al factorial de 20, operación que se escribe 20! El factorial de un número “n” es el producto de todos los naturales menores o igual a “n.” El factorial puede ser visto como el resultado de la multiplicación de una secuencia de números naturales descendentes (como 3 × 2 × 1). El símbolo del factorial es el signo de exclamación !. 

 

De esta manera el factorial corresponde a la cantidad que resulta de la multiplicación de determinado número natural por todos los números naturales que le anteceden excluyendo el cero. Por ejemplo, si solo existiese un solo aminoácido el factorial de 1 seria 1 (producto de 1 x 1); si existiesen dos aminoácidos el factorial de 2 seria 2 (producto de 2 x 1); si existiesen tres aminoácidos el factorial de 3 seria 6 (producto de 3 x 2 x 1 ); si existiesen cuatro aminoácidos el factorial de 4 seria 24 (producto de 4 x 3 x 2 x 1); y si existiesen cinco aminoácidos el factorial de 5 seria 120 (producto de 5 x 4 x 3 x 2 x 1). Pero como en la naturaleza existen 20 aminoácidos estaríamos hablando de un factorial de 20 que seria 2.432.902.008.176.640.000 (producto de 20 x 19 x 18 x 17 x 16 x 15 x 14 x 13 x 12 x 11 x 10 x 9 x 8 x 7 x 6 x 5 x 4 x 3 x 2 x 1).

 

Ahora bien, como verán la curva que representa las cifras aumenta cada vez mas rápidamente hasta  llegar a cuantías muy elevadas Teniendo en cuenta el concepto de factorial de 20 (20!) para las diferentes posibilidades de secuencias que pueden crear los 20 amino ácidos, existe la posibilidad de crear 2.432.902.008.176.640.000 distintas proteínas isómeras. Por “isómeras” nos referimos a aquellas proteínas que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura. 

 

De esta forma, cada proteína es especifica ya que siempre estará construida por los mismos amino ácidos ubicados en la misma secuencia. Las proteínas evolucionaron con el transcurso del tiempo paralelamente a la evolución de los organismos. Cuanto mas relacionados estén dos organismos, mas reciente será su antecedente común y mas similares serán sus proteínas.