Estructura de las proteínas: niveles primario, secundario, terciario y cuaternario

Estructura primaria

Esta estructura puede combinar de muchas maneras los 20 aminoácidos. Se caracteriza por:

• 1. Número de aminoácidos.
• 2. Naturaleza de los aminoácidos (valina, alanina, ácido aspártico, etc.).
• 3. Secuencia.

Este orden condicionará las demás estructuras, la variabilidad biológica que tenemos unos de otros y la diferente secuencia de proteínas que se transmiten hereditariamente. Estas cadenas adoptan forma de zigzag, donde observamos que el O y el doble enlace están a derecha e izquierda, al igual que los radicales y el H.

Estructura secundaria

Para adquirir la estructura secundaria, la cadena debe empezar a girar en los enlaces peptídicos. A medida que se van formando, los enlaces se vuelven inestables. Para que esto ocurra, debe cumplirse:

• 1. Todos los átomos pertenecientes al enlace peptídico deben estar en el mismo plano.
• 2. Las dimensiones de los enlaces y de los ángulos que forman entre sí deben predeterminarse con una magnitud exacta y constante para cada uno de ellos.
• 3. La estructura debe permitir la formación de puentes de hidrógeno entre los grupos.

Estos enlaces de hidrógeno los vamos a tener en muchos sitios, y es lo que va a dar estabilidad a la molécula. Según su conformación, la estructura secundaria puede ser de dos tipos:

Tipo alfa

Como decíamos, la alfa hélice tiene forma de hélice con 3,6 aminoácidos por vuelta, y en cada una de ellas se forma un enlace de hidrógeno que da estabilidad. Los planos que delimitan la imagen hacen girar los carbonos alfa y adquieren una configuración helicoidal. Dependiendo de los radicales de los aminoácidos, puede cambiar su forma. Entre vuelta y vuelta hay 5,4 Å; están cerca de los O de la otra cadena, para formar los enlaces por puente de hidrógeno, lo que sostiene la hélice.

Tipo beta

La hoja beta consiste en el alargamiento de la cadena en forma de lámina acanalada, donde no son posibles los puentes de unión intramoleculares, puesto que los grupos carbonilo y amino están muy alejados. Esta hoja plegada se describió más tarde mediante la manipulación de una proteína que contiene la seda, también mediante rayos X.

Dominios estructurales

Cuando la proteína adquiere la estructura terciaria, vamos a encontrar trozos de la cadena de la proteína en la que hay estructura alfa y beta. Dependiendo de dónde tenga lugar, existirá una configuración determinada, y esto se denomina dominio estructural, formado por determinadas combinaciones de alfa hélices y hojas beta que resultan particularmente estables. La evolución ha seleccionado ciertas combinaciones porque son muy estables y muy útiles para sus funciones.

Estructura terciaria

Como ejemplo, la globina se produce como consecuencia de que la cadena alfa o beta se dobla sobre sí misma y cada una tira hacia un lado. El componente principal para que adquiera esta forma es que se forme un puente disulfuro. Habrá zonas donde haya una alfa hélice y otra beta. Vamos a tener dos grupos:

• 1. Globulares: se pierden los enlaces que hacen que se plieguen, y se producen a causa de:
  • Los enlaces covalentes que se establecen al formarse los puentes disulfuro.
  • Debido a que los restos apolares están obligados a dirigirse al interior de la molécula, quedando fuera los hidrofílicos.
  • También intervienen enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals.
• 2. Fibrosas: son moléculas muy alargadas, cuyas estructuras constituyen sus motivos predominantes. Muchas proteínas fibrosas desempeñan un papel estructural, en funciones de conexión, protección o soporte, y otras motrices.

Estructura cuaternaria

Algunas proteínas se quedan en estructura terciaria, y otras saltan de la estructura secundaria a la cuaternaria y no tienen terciaria. La estructura cuaternaria se da cuando se unen varias cadenas diferentes. Se adquiere por la unión de varias moléculas independientes, con o sin estructura terciaria, mediante enlaces de van der Waals o puentes de hidrógeno. A cada una de las subunidades que se unen por puentes de hidrógeno o fuerzas de van der Waals se les llama protómeros.