Proteïnes: Estructura, Tipus i Funcions Essencials

Desnaturalització i Renaturalització de Proteïnes

La desnaturalització de les proteïnes és la pèrdua de la seva estructura terciària i, generalment, també de la secundària, a causa del trencament dels enllaços que les constitueixen. Aquest fenomen pot ser causat per canvis en el pH, variacions de temperatura, alteracions en la concentració salina del medi o fins i tot per una simple agitació molecular. Com a conseqüència, les proteïnes adopten una conformació filamentosa i precipiten, ja que perden la capa de molècules d’aigua que normalment les recobreix. Això provoca que les molècules proteiques s’uneixin entre elles, formant grans agregats que acaben precipitant.

Les proteïnes desnaturalitzades no poden dur a terme funcions biològiques com les de tipus enzimàtic, transportador o hormonal. Tot i així, com que la desnaturalització no afecta els enllaços peptídics, en alguns casos, si es tornen a les condicions normals, algunes proteïnes poden recuperar la seva estructura inicial en un procés conegut com a renaturalització.

Classificació de les Proteïnes

Holoproteïnes: Proteïnes Simples

Les holoproteïnes estan formades exclusivament per aminoàcids. Es classifiquen segons la seva forma en filamentoses o globulars.

Proteïnes Filamentoses

• Col·làgens: Es troben en teixits conjuntius, cartilaginosos, tegumentaris i ossis.
• Alfa-queratines: Es troben en formacions epidèrmiques: cabells, ungles, llana, banyes, peülles, plomes.
• Elastines: Es troben en tendons i vasos sanguinis.
• Beta-queratines o Fibroïnes: Es troben en els fils de seda.

Proteïnes Globulars

• Protamines: Solubles en aigua. Es troben associades al DNA en els espermatozoides de tots els animals.
• Glutelines: Insolubles en aigua, però solubles en àcids i bases diluïdes. En són exemples l'oryzenina de l'arròs i la glutenina del blat.
• Histones: Solubles en aigua. Estan associades al DNA del nucli (tret de l'espermatozoide).
• Albúmines: Solubles en aigua. Pertanyen a aquest grup la seroalbúmina de la sang, l'ovoalbúmina de l'ou i la lactoalbúmina de la llet.
• Prolamines: Insolubles en aigua. Es troben en llavors vegetals, com la zeïna del blat de moro, la gliadina del blat i l'hordeïna de l'ordi.
• Globulines: Solubles en dissolucions salines. En són exemples l'ovoglobulina de l'ou, la lactoglobulina de la llet i les seroglobulines de la sang; també la alfa-globulina, que s'associa a l'hemoglobina, i les gamma-globulines o immunoglobulines, que constitueixen els anticossos.

Heteroproteïnes: Proteïnes Conjugades

Les heteroproteïnes estan formades per una part proteica i una part no proteica anomenada grup prostètic.

Cromoproteïnes

Les cromoproteïnes tenen com a grup prostètic una substància amb color, per això també reben el nom de pigments. Segons la naturalesa del grup prostètic, es divideixen en pigments porfirínics i pigments no porfirínics.

Glicoproteïnes

Les glicoproteïnes són les heteroproteïnes que tenen com a grup prostètic molècules de glúcids com ara la glucosa, la galactosa, etc. Les glicoproteïnes solen presentar una conformació estable a la part proteica, mentre que la part glucídica mostra una gran variabilitat, a causa de canvis en la seqüència de monosacàrids que la componen.

Lipoproteïnes

Les lipoproteïnes són les heteroproteïnes que tenen com a grup prostètic molècules de lípids. En destaquen les que es troben a les membranes plasmàtiques i les lipoproteïnes sanguínies, que són hidrosolubles, per la qual cosa poden transportar lípids pel flux circulatori des del lloc on s'absorbeixen, l'intestí, fins als teixits de destinació.

Fosfoproteïnes

Les fosfoproteïnes són les heteroproteïnes que tenen l'àcid fosfòric (H₃PO₄) com a grup prostètic. Pertanyen a aquest grup la caseïna, que es troba a la llet, i la vitel·lina, que es troba al rovell dels ous.

Nucleoproteïnes

Les nucleoproteïnes són les heteroproteïnes que tenen un àcid nucleic com a grup prostètic. Són nucleoproteïnes les associacions d'histones o protamines amb molècules d'àcids desoxiribonucleics que formen les fibres de cromatina del nucli cel·lular.

Funcions Essencials de les Proteïnes

• Funció Estructural

  A nivell cel·lular, es poden esmentar, per exemple, les glicoproteïnes de les membranes plasmàtiques, les proteïnes que constitueixen els cilis i els flagels, i les histones que serveixen de suport al DNA. A nivell histològic, es poden esmentar les queratines de les formacions dèrmiques, l'elastina dels teixits reticulars i el col·lagen dels teixits cartilaginós, conjuntiu i ossi.

• Funció de Transport

  A nivell cel·lular, es poden esmentar les permeases, que regulen el pas de molècules a través de la membrana cel·lular. A nivell pluricel·lular, es poden esmentar els pigments respiratoris (hemoglobina, hemeritrina, hemocianina, etc.), que fan el transport d'oxigen per la sang; la seroalbúmina, que transporta un gran nombre de substàncies per la sang; la transferrina, que transporta ferro, i les lipoproteïnes, que permeten el transport de lípids per la sang.

• Funció de Reserva

  Exerceixen aquesta funció, per exemple, l'ovoalbúmina de la clara d'ou, la caseïna de la llet, la zeïna del blat de moro i la gliadina de la llavor del blat.

• Funció Enzimàtica

  Els enzims són les proteïnes que tenen acció biocatalitzadora, és a dir, que afavoreixen les reaccions bioquímiques. Possiblement, aquesta és la funció més important de les proteïnes. Hi ha un gran nombre d'enzims, aproximadament un miler. Per exemple, es poden esmentar la maltasa, la lipasa, la tripsina, la ribonucleasa i la catalasa.

• Funció Contràctil

  A nivell cel·lular, es pot esmentar la flagel·lina del flagel bacterià, que permet la mobilitat cel·lular. A nivell histològic, cal esmentar l'actina i la miosina, que es poden moure entre si i produeixen la contracció i la relaxació de les fibres musculars.

• Funció Homeostàtica

  Algunes proteïnes sanguínies participen en la regulació del pH gràcies a la capacitat amortidora que tenen. També cal esmentar la trombina i el fibrinogen, que participen en la coagulació de la sang quan es produeix una ferida.

• Funció de Defensa

  Bàsicament, aquesta funció la duen a terme les gamma-globulines o immunoglobulines, que constitueixen els anticossos (defenses). Tenen la funció d'associar-se a les substàncies estranyes que penetren a l'organisme (antígens) i neutralitzar-les.

  També cal esmentar molts antibiòtics, que també són pèptids, que, secretats per bacteris i fongs, eviten la competència d'altres microorganismes.

• Funció Hormonal

  Les hormones són substàncies generalment transportades pel medi intern de l'organisme (la sang, en els animals, i la saba, en els vegetals), que actuen sobre determinades cèl·lules, les quals estimulen perquè iniciïn determinades reaccions. En són exemples la insulina del pàncrees, la tiroxina de la tiroide i l'hormona del creixement de la hipòfisi.

Especificitat i Evolució de les Proteïnes

Les proteïnes que han d’interactuar amb altres molècules presenten una estructura tridimensional específica i uns aminoàcids situats en llocs determinats, que els permeten reconèixer i diferenciar unes molècules d’altres. Això assegura un control fisiològic molt precís. Un exemple són les proteïnes enzimàtiques, que regulen les reaccions químiques; les hormones peptídiques, com la insulina, que controla els nivells de sucre a la sang; i els anticossos o immunoglobulines, que protegeixen contra infeccions. A més, hi ha proteïnes homòlogues, que són aquelles que fan la mateixa funció en espècies diferents. Aquestes solen tenir estructures molt similars però no sempre idèntiques. Això és perquè les diferències en aminoàcids que no afecten la funció no són eliminades per la selecció natural. Com a resultat, durant l’evolució s’ha generat una gran diversitat de proteïnes, algunes específiques d'una espècie o fins i tot d'un individu. Aquesta diversitat pot provocar problemes de rebuig en trasplantaments. Les diferències entre proteïnes homòlogues són grans entre espècies evolutivament llunyanes i petites entre espècies més properes, fet que s’utilitza per establir relacions evolutives entre espècies.