Guia completa de les proteïnes: estructura i funcions

Què són les proteïnes?

Les proteïnes són polímers d'altres molècules més senzilles anomenades aminoàcids, que s'uneixen entre si per mitjà d'un enllaç peptídic.

Els aminoàcids

Els elements químics principals que formen les proteïnes són el carboni (C), l'oxigen (O), l'hidrogen (H) i el nitrogen (N). També hi trobem, en menor quantitat, el sofre (S), el fòsfor (P) i altres elements.

Els aminoàcids són compostos que tenen una part comuna formada per un àtom de carboni central, anomenat carboni alfa, al qual s’uneixen un grup carboxil (-COOH), un grup amino (-NH₂), que es pot trobar representat com a -NH₃⁺, i un altre grup que anomenarem grup R o cadena lateral, que és diferent per a cada aminoàcid. N'hi ha 20 de diferents.

Els aminoàcids essencials són un grup d’aminoàcids que l’ésser humà no pot sintetitzar, és a dir, fabricar a partir d'altres substàncies. Per tant, els hem d'ingerir amb la dieta.

L'enllaç peptídic

Els aminoàcids s’uneixen de forma covalent per formar cadenes no ramificades mitjançant un enllaç peptídic. En aquest enllaç hi participa el grup carboxil d'un aminoàcid amb el grup amino del següent.

Les unitats d’aminoàcid d’un pèptid o proteïna s’anomenen sovint residus. El residu d'aminoàcid al final d'un pèptid que té el grup amino lliure és el residu amino-terminal; el residu de l’altre extrem, que té un grup carboxil lliure, és el residu carboxil-terminal.

L'ordre dels aminoàcids en un pèptid és important. No és el mateix un pèptid format per glicina-alanina-serina, on l'extrem amino-terminal és a la glicina, que el pèptid format pels mateixos aminoàcids però en l'ordre serina-alanina-glicina, on l'extrem amino-terminal és a la serina.

Tipus de pèptids

Hi ha diverses classificacions d'aquest tipus de molècules orgàniques segons el nombre d'aminoàcids que les formen. En general, es considera que:

• Oligopèptids: pèptids amb menys de 10 aminoàcids.
• Polipèptids: pèptids amb més de 10 però menys de 100 aminoàcids.
• Proteïnes: cadenes amb més de 100 aminoàcids.

No obstant això, és freqüent utilitzar el terme proteïna de forma general per referir-se a aquestes cadenes, independentment de la seva llargada.

Estructura tridimensional de les proteïnes

En l’estructura d’una proteïna, o en la seva configuració espacial, es descriuen quatre nivells diferents:

• L'estructura primària és la seqüència d’aminoàcids d’una proteïna; indica quants aminoàcids hi ha de cada tipus i l’ordre que ocupen.
• L'estructura secundària és la disposició que adopta a l’espai l’estructura primària en plegar-se.
• L'estructura terciària es forma quan l’estructura secundària es plega sobre si mateixa a causa de les interaccions entre les cadenes laterals dels aminoàcids.
• L’estructura quaternària s’origina quan s’uneixen, mitjançant diversos tipus d’interaccions i enllaços, dues o més cadenes polipeptídiques anomenades, en aquest cas, subunitats.

Funció i importància biològica de les proteïnes

Les proteïnes duen a terme una gran varietat de funcions essencials per a la vida:

1. Funció estructural: Formen part de les membranes cel·lulars, els ribosomes, el teixit connectiu, etc.
2. Funció de reserva: Tot i que no són la font principal d'energia, algunes com l'albúmina (clara d'ou) o la caseïna (llet) tenen aquesta funció.
3. Funció de transport: S'encarreguen del transport de substàncies com l'oxigen o el colesterol a la sang.
4. Funció defensiva: Intervenen en la coagulació de la sang i actuen com a anticossos del sistema immunitari.
5. Funció hormonal: Algunes hormones, com la insulina, són de naturalesa proteica.
6. Funció homeostàtica: Ajuden a mantenir l'equilibri osmòtic i el pH constant en el medi intern.
7. Funció contràctil: Són responsables del moviment i la locomoció, com l'actina i la miosina als músculs.
8. Funció enzimàtica: Potser la seva funció més important. Els enzims són proteïnes que catalitzen (faciliten) les reaccions químiques de la cèl·lula, sent les veritables «màquines» que mantenen l'activitat cel·lular.

Síntesi de les proteïnes

Les proteïnes se sintetitzen en els únics orgànuls cel·lulars presents tant en cèl·lules procariotes com eucariotes: els ribosomes.

En les cèl·lules eucariotes, les proteïnes formades al ribosoma poden patir transformacions posteriors en un altre orgànul, el reticle endoplasmàtic rugós.

Aquest procés, juntament amb el paper clau dels enzims, s'explicarà amb més detall en futurs lliuraments. Es veurà com la síntesi de proteïnes està determinada per la informació genètica continguda a l'ADN, fent de les proteïnes l'intermediari fonamental entre la informació genètica i el funcionament de tots els éssers vius.