Estructura i Funció de Proteïnes, ADN i ARN

Enllaç peptídic

És un enllaç covalent que es forma entre dues molècules quan el grup carboxil d'una molècula reacciona amb el grup amino de l'altra, alliberant una molècula d'aigua (H₂O). És una reacció de deshidratació, també coneguda com a reacció de condensació, que s'observa usualment entre aminoàcids.

Estructura de les Proteïnes

Estructura Primària

És comuna a totes les proteïnes i és la seqüència lineal d'aminoàcids que la integren; és a dir, indica els aminoàcids que la formen i l'ordre en què es troben units. És l'estructura més senzilla i, tanmateix, la més important, ja que determina la resta de les estructures proteiques amb nivells superiors d'organització. Una característica d'aquesta estructura és la seva disposició en ziga-zaga, deguda al caràcter planar de l'enllaç peptídic.

Estructura Secundària

És la disposició espacial que adopta la seqüència d'aminoàcids o estructura primària a fi de ser estable, i és una conseqüència directa de la capacitat de gir que tenen els carbonis α dels aminoàcids. Els models més freqüents són l'α-hèlix i la conformació β o làmina plegada.

• Hèlix alfa o α-hèlix: en aquest tipus d'estructura, la cadena polipeptídica s'enrotlla en espiral sobre si mateixa a causa dels girs que es produeixen entorn del carboni α de cada aminoàcid.
• Làmina β, conformació-β o làmina plegada: a diferència de l'α-hèlix, aquí no interaccionen segments continus d'una única cadena polipeptídica, sinó diferents combinacions de seccions que no necessàriament van seguides una després de l'altra i que pertanyen a una o més cadenes polipeptídiques.
• Hèlix de col·lagen: en les molècules de col·lagen, tres cadenes polipeptídiques distintes, riques en l'aminoàcid prolina i hidroxiprolina, estan enrotllades entre si generant una triple hèlix regular.

Elastina

Les cadenes polipeptídiques de l'elastina, relativament lliures i desestructurades, estan unides per enllaços covalents creuats, generant una trama elàstica semblant al cautxú que permet que teixits tals com els de les artèries i dels pulmons es deformin i dilatin sense sofrir cap dany. L'elasticitat és deguda a la capacitat de les diferents molècules proteiques per a desenrotllar-se de manera reversible cada vegada que se'ls apliqui una força de tensió.

Estructura Terciària

És la disposició en l'espai que presenta l'estructura secundària quan es plega sobre si mateixa i origina una conformació globular.

Estructura Quaternària

És la disposició de les cadenes polipeptídiques constituents d'una proteïna multimèrica.
Un exemple de proteïna amb estructura quaternària és l'hemoglobina, que està formada per dues cadenes alfa i dues beta.

Classificació de les Proteïnes

Holoproteïnes

1. Proteïnes filamentoses: presenten estructura secundària i majoritàriament tenen funcions estructurals. Són insolubles en aigua i es troben principalment en animals. Hi pertanyen els col·lagens, les α-queratines, les β-queratines o fibroïnes i les elastines.
2. Proteïnes globulars: presenten nivells estructurals superiors. Solen formar estructures compactades amb els grups hidrofílics orientats cap a l'exterior i els grups hidrofòbics dirigits cap a l'interior. Degut a això, normalment són dispersables en aigua i solucions salines. Hi pertanyen les protamines, les histones, les prolamines, les glutenines, les albúmines i les globulines.

Heteroproteïnes

Les heteroproteïnes són molècules constituïdes per la unió d'un grup proteic amb un altre no proteic mitjançant enllaços forts. El grup no proteic s'anomena grup prostètic. Les heteroproteïnes es classifiquen segons el grup prostètic que les formi.

• Cromoproteïnes: són els pigments i tenen com a grup prostètic una substància amb color. Segons el tipus de grup prostètic distingim els pigments porfirínics i els pigments no porfirínics. Els pigments porfirínics tenen com a grup prostètic una porfirina. La porfirina rep el nom de grup hemo. Són exemples de pigments porfirínics l'hemoglobina, la mioglobina, els citocroms i la catalasa. Els pigments no porfirínics tenen com a grup prostètic una molècula diferent de la porfirina. En són exemples l'hemocianina i l'hemeritrina.
• Glicoproteïnes: tenen com a grup prostètic molècules glucídiques. La part glucídica és molt variable i permet donar especificitat a les molècules. És per això que solen tenir funcions estructurals i de reconeixement. Són exemples de glicoproteïnes: les immunoglobulines, les glicoproteïnes de membrana, l'hormona estimulant del fol·licle (FSH) i l'hormona estimulant de la tiroide (TSH).
• Lipoproteïnes: tenen com a grup prostètic àcids grassos. Solen trobar-se a les membranes citoplasmàtiques, tot i que, a la sang per exemple, realitzen funcions de transport de lípids.
• Fosfoproteïnes: tenen com a grup prostètic l'àcid fosfòric (H₃PO₄). Són exemples la caseïna i la vitel·lina.
• Nucleoproteïnes: tenen com a grup prostètic un àcid nucleic. Per exemple, les associacions de DNA amb histones o protamina per formar la cromatina al nucli cel·lular constitueixen nucleoproteïnes.

Funcions de les Proteïnes

1. Funció estructural
2. Funció de reserva
3. Funció de transport
4. Funció enzimàtica
5. Funció hormonal
6. Funció de defensa
7. Funció contràctil
8. Funció homeostàtica

Àcid Desoxiribonucleic (ADN)

L'àcid desoxiribonucleic (ADN o DNA) és un àcid nucleic que conté les instruccions genètiques utilitzades en el desenvolupament i funcionament de tots els éssers vius coneguts, així com en alguns virus. La funció principal de les molècules d'ADN és l'emmagatzematge d'informació a llarg termini.

Àcid Ribonucleic (ARN)

L'àcid ribonucleic (ARN o RNA) és un polímer important biològicament que consisteix en una llarga cadena de nucleòtids units entre ells. Cada nucleòtid conté una base nitrogenada, una ribosa (sucre) i un grup fosfat. L'ARN és molt similar estructuralment a l'ADN, però té petites diferències pel que fa a l'estructura: en la cèl·lula, l'ARN es presenta en forma de cadena simple, mentre que l'ADN hi és present en forma de doble cadena; els nucleòtids d'ADN contenen desoxiribosa (un tipus de ribosa que té un àtom d'oxigen menys); i l'ARN té la base nitrogenada uracil en lloc de la timina, que és present a l'ADN.

ARN Missatger (ARNm)

És l'ARN que duu informació des del DNA fins al ribosoma, el lloc on es produeix la síntesi de proteïnes a la cèl·lula. La seqüència codificada d'ARN missatger determina la seqüència d'aminoàcids en la proteïna que s'està sintetitzant.

ARN de Transferència (ARNt)

És un tipus d'ARN que transporta un aminoàcid concret cap als ribosomes a la síntesi de proteïnes durant la traducció. Aquest aminoàcid ve determinat per l'anticodó de l'ARNt. L'anticodó és una unitat composta de tres nucleòsids que corresponen a les tres bases del codó en l'ARNm.

ARN Nucleolar (ARNn)

És una petita molècula d'àcid ribonucleic, sintetitzada i localitzada en el nuclèol de les cèl·lules eucariotes, a partir de la transcripció de l'ADN, format per una curta seqüència d'entre 100 a 300 nucleòtids.

ARN Ribosòmic (ARNr)

És un tipus d'ARN sintetitzat als nuclèols per l'ARN polimerasa i és, a més, la part central dels ribosomes, l'orgànul fabricant de les proteïnes a totes les cèl·lules vives. La funció de l'ARNr és proporcionar un mecanisme per a decodificar l'ARN missatger a aminoàcids i interaccionar amb l'ARN de transferència durant el procés de traducció, proporcionant l'activitat peptidil transferasa.