Proteïnes: Estructura, Funcions i Classificació Completa

Què són les Proteïnes? Composició i Rols

Les proteïnes són biomolècules fonamentals formades principalment per carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O) i nitrogen (N), i en menor mesura, per sofre (S) i fòsfor (P). Constitueixen aproximadament el 50% del pes sec de la cèl·lula.

Funcions Essencials de les Proteïnes

Les proteïnes tenen una gran varietat de funcions vitals:

• Funcions estructurals: Formació de teixits com músculs, pell, ungles i tendons.
• Funcions metabòliques i reguladores: Actuen com a enzims, transporten oxigen i lípids, i participen en la detoxificació.
• Identitat biològica i sistema immunitari: Són crucials per a la identitat cel·lular i la defensa de l'organisme, ja que la seva síntesi deriva directament del codi genètic.

Aminoàcids: Els Monòmers de les Proteïnes

Les proteïnes són polímers d’aminoàcids, units entre si mitjançant enllaços peptídics. Existeixen 20 aminoàcids diferents que formen part de les proteïnes naturals.

Estructura Bàsica d'un Aminoàcid

Un aminoàcid està format per:

• Un carboni central (Cα)
• Un grup amino (-NH₂)
• Un grup carboxil (-COOH)
• Un àtom d'hidrogen (H)
• Un radical R, que és la cadena lateral responsable de les seves propietats.

L'Enllaç Peptídic

L'enllaç peptídic és un enllaç covalent que es forma entre el grup carboxil d’un aminoàcid i el grup amino d’un altre, mitjançant una reacció de condensació que allibera una molècula d’aigua.

Aquest enllaç és pla i rígid, una característica que condiciona la disposició espacial i la forma tridimensional final de la proteïna.

Propietats Físico-Químiques dels Aminoàcids

• Són sòlids, cristal·lins i solubles en aigua.
• Presenten isomería òptica (formes D i L); en els éssers vius predominen els aminoàcids de la sèrie L.
• Són amfòters: poden actuar com a àcids o bases depenent del pH del medi.
• Presenten un punt isoelèctric, que és el pH al qual la càrrega elèctrica neta de l'aminoàcid és zero.
• En dissolució aquosa formen zwitterions (molècules amb càrregues positives i negatives internes).
• Actuen com a tampons del pH, ajudant a mantenir l'equilibri àcid-base.

Els Quatre Nivells d'Estructura de les Proteïnes

La forma tridimensional determina la funció de la proteïna. Aquesta estructura es defineix en quatre nivells:

1. Estructura Primària: La seqüència lineal específica d’aminoàcids.
2. Estructura Secundària: La disposició espacial local de la cadena polipeptídica, estabilitzada per ponts d'hidrogen. Inclou:
   • Hèlix α
   • Làmina β plegada
3. Estructura Terciària: La forma tridimensional completa i definitiva de la proteïna.

• Forma Globular: Soluble en aigua, amb funcions metabòliques.
• Forma Fibrosa: Insoluble, amb funció estructural.
• Es manté gràcies a interaccions febles (ponts d’hidrogen, enllaços iònics, forces hidrofòbiques) i fortes (ponts disulfur).

Estructura Quaternària: L'associació de dues o més cadenes polipeptídiques (protòmers) per formar una proteïna funcional, com és el cas de l'hemoglobina.

Propietats Clau de les Proteïnes

• Solubilitat: Les proteïnes globulars són solubles en aigua, mentre que les fibroses són insolubles.
• Desnaturalització: És la pèrdua de l’estructura tridimensional i, conseqüentment, la pèrdua de la funció biològica (causada per canvis de pH, temperatura, sals, etc.).
• Especificitat:
  • De funció: Cada proteïna té una funció concreta i única (ex. anèmia falciforme).
  • D’espècie: Les proteïnes són característiques de cada espècie.
• Capacitat amortidora: Les proteïnes ajuden a regular el pH del medi.

Classificació de les Proteïnes

Les proteïnes es classifiquen segons la seva composició:

• Holoproteïnes: Formades exclusivament per aminoàcids.
  • Fibroses: Col·lagen, queratina, elastina, actina, etc.
  • Globulars: Albúmines, globulines, histones, insulina, etc.
• Heteroproteïnes: Formades per aminoàcids i un component no proteic anomenat grup prostètic.
  • Hemoglobina, mioglobina
  • Fosfoproteïnes (ex: caseïna)
  • Glicoproteïnes, Lipoproteïnes
  • Nucleoproteïnes
  • Cromoproteïnes (ex: hemocianina, hemoeritrina)

---

Conceptes Clau de Nucleòtids i ADN

Enllaços en els Àcids Nucleics

• En les bases púriques (Adenina i Guanina), l'enllaç N-glicosídic es produeix al nitrogen N9.
• En les bases pirimidíniques (Citosina, Timina i Uracil), l'enllaç N-glicosídic es produeix al nitrogen N1.
• La unió entre l'àcid fosfòric i el grup hidroxil del carboni 5' de la pentosa és un enllaç èster.
• L'enllaç fosfodièster és el que uneix dos nucleòtids diferents en una cadena (direcció 5' a 3').
• L'enllaç N-glicosídic uneix la base nitrogenada a la pentosa.

Nivells de Compactació de l'ADN

L'ADN es compacta progressivament dins del nucli cel·lular:

1. Doble hèlix (2 nm)
2. Collar de perles (Fibra de 10 nm / Nucleosomes)
3. Solenoide (Fibra de 30 nm)
4. Bucles / Nanses (Fibra de 300 nm)
5. Cromosoma (Màxima compactació durant la mitosi)