Módulo 4. PROTEINAS Y MEMBRANAS BIOLÓGICAS
PROTEÍNAS
Las proteínas son macromoléculas esenciales en la química de la vida. Son componentes estructurales de las células y tejidos, de modo que el crecimiento, la restauración y el mantenimiento del organismo dependen del abastecimiento adecuado de estas macromoléculas.
Las proteínas constitutivas de cada célula determinan sus características morfológicas y fisiológicas. Cada tipo celular posee una distribución, cantidad y especie de proteínas que determina el funcionamiento y la apariencia de la célula. Por ejemplo, una célula muscular difiere de otras en virtud de su gran contenido de proteínas contráctiles, como la miosina y la actina, a las que se debe, en gran parte su apariencia y su capacidad de contracción. La proteína llamada hemoglobina, que se encuentra en los glóbulos rojos o eritrocitos, se ocupa de la especializada función de transportar oxígeno.
La mayor parte de las proteínas son específicas de cada especie. Sin embargo, las proteínas presentes en las células de un perro no son demasiado diferentes en relación a las de un zorro o de un coyote. Se considera que el grado de diferencia entre las proteínas de distintas especies depende de las relaciones evolutivas. Los organismos escasamente relacionados tienen proteínas que difieren en forma más marcada que las de aquellos entre los cuales se establece una relación evolutiva más estrecha. De todos modos algunas proteínas son diferentes aún entre individuos de una misma especie, por lo que se considera que cada organismo es único, desde el punto de vista bioquímico. Sólo individuos genéticamente idénticos (hermanos gemelos o cepas de organismos cultivados en relación muy estrecha) presentan proteínas idénticas.
Funciones biológicas de las proteínas
Describir las funciones de las proteínas equivale a describir en términos moleculares todos los fenómenos biológicos. Gracias a su gran hetereogeneidad estructural, las proteínas pueden asumir funciones muy variadas, de las cuales podemos destacar:
Función enzimática. La gran mayoría de las reacciones metabólicas tienen lugar gracias a la presencia de un catalizador de naturaleza proteica específico para cada reacción. Estos biocatalizadores reciben el nombre de enzimas. Una porción muy importante de todas las proteínas son enzimas.
Función hormonal. Las hormonas son sustancias producidas por una célula y que una vez secretadas ejercen su acción sobre otras células dotadas de un receptor adecuado. Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la hormona del crecimiento, o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio), pero existen hormonas que no son proteínas (las hormonas sexuales y las hormonas producidas por la tiroides, entre otras).
Reconocimiento de señales químicas. La superficie celular alberga un gran número de proteínas encargadas del reconocimiento de compuestos químicos de muy diverso tipo: receptores de hormonas, de neurotransmisores, de anticuerpos, etc. En muchos casos, los ligandos que reconoce el receptor (hormonas y neurotransmisores) son también de naturaleza proteica.
Función de transporte. En los seres vivos son esenciales los fenómenos de transporte, bien para llevar una molécula hidrofóbica a través de un medio acuoso (transporte de oxígeno o lípidos a través de la sangre) o bien para transportar moléculas polares a través de barreras hidrofóbicas (transporte a través de la membrana plasmática). Los transportadores biológicos son siempre proteínas.
forman parte importante de la matriz extracelular y son las encargadas de conferir resistencia mecánica tanto a la tracción como a la compresión.
Función de defensa. La propiedad fundamental de los mecanismos de defensa es la de discriminar lo propio de lo extraño. En bacterias, una serie de proteínas llamadas endonucleasas de restricción se encargan de identificar y destruir aquellas moléculas de ADN que no identifica como propias. En los vertebrados superiores, las inmunoglobulinas (anticuerpos) se encargan de reconocer moléculas u organismos extraños y se unen a ellos para facilitar su destrucción por las células del sistema inmunitario.
Función de movimiento. Todas las funciones de motilidad de los seres vivos están relacionadas con las proteínas. Así, la contracción del músculo resulta de la interacción entre dos proteínas, la actina y la miosina. El movimiento de la célula mediante cilios y flagelos está relacionado con las proteínas que forman los microtúbulos. En ambos casos se trata de proteínas citoesqueléticas.
Funciones de reserva. La ovoalbúmina de la clara de huevo, la lactoalbúmina de la leche, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada constituyen una reserva de aminoácidos para el futuro desarrollo del embrión.
Funciones reguladoras. Muchas proteínas se unen al ADN y de esta forma controlan la transcripción génica. De esta forma el organismo se asegura que la célula, en todo momento, tenga todas las proteínas necesarias para desempeñar normalmente sus funciones. Las distintas fases del ciclo celular son el resultado de un complejo mecanismo de regulación desempeñado por proteínas como la ciclina.
Otras funciones. Los fenómenos de transducción (cambio en la naturaleza físico-química de señales) están mediados por proteínas. Así, durante el proceso de la visión, la rodopsina de la retina convierte (o mejor dicho, transduce) un fotón luminoso (una señal física) en un impulso nervioso (una señal eléctrica) y un receptor hormonal convierte una señal química (una hormona) en una serie de modificaciones en el estado funcional de la célula.
Unidades estructurales de las proteínas: aminoácidos
Los aminoácidos están compuestos por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, a veces, azufre. Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos al mismo
átomo de carbono, llamado carbono alfa y difieren entre sí en su grupo R o cadena lateral unida a este carbono alfa. La glicina, el aminoácido más simple, presenta un hidrógeno como grupo R o cadena lateral, la alanina un grupo metilo (CH3, etc. De todos los aminoácidos posibles, sólo veinte se
encuentran normalmente en las proteínas (aminoácidos naturales).
Los aminoácidos son sólidos cristalinos que al disolverse en una solución de pH neutro se comportan como iones dipolares, siendo esta la forma en que se comportan en el pH celular. El grupo amino (-NH2) acepta un protón hasta convertirse en -NH3+ (ion amonio) y el grupo carboxilo dona un protón
convirtiéndose en -COO- (carboxilato) disociado.
El carbono alfa de un aminoácido es un carbono asimétrico. Por tanto, cada aminoácido puede presentarse en dos isómeros ópticos distintos, las formas L y D. Sin embargo, los isómeros de aminoácidos presentes en los seres vivos son casi exclusivamente L-isómeros.
Además de los veinte aminoácidos naturales conocidos, algunas proteínas contienen otros aminoácidos menos comunes. Por ejemplo, la lisina y la prolina pueden convertirse en hidroxilisina e hidroxiprolina, respectivamente, después de incorporarse al colágeno. Estos aminoácidos dan origen a enlaces cruzados entre las cadenas peptídicas del colágeno. Dichos enlaces aportan la firmeza y la fuerza de las moléculas del colágeno, que es uno de los principales componentes del cartílago, del hueso y de otros tejidos conectivos.
Las cadenas de polipéptidos se forman a partir de la unión de aminoácidos Los aminoácidos se combinan
químicamente unos con otros enlazando el carbono del grupo carboxilo de una molécula con el nitrógeno del grupo amino de otra. El enlace covalente que une dos aminoácidos se denomina enlace peptídico. Cuando dos aminoácidos se combinan, se forma un dipéptido; una cadena más larga recibe el nombre de polipéptido. El elaborado proceso por medio del cual se sintetizan polipéptidos se discutirá más adelante.
Un polipéptido contiene varias decenas, cientos o hasta miles de aminoácidos unidos en un orden lineal específico. A su vez, una proteína puede estar compuesta por una o varias cadenas de polipéptidos, de modo que puede formarse una variedad casi infinita de moléculas proteicas, las cuales difieren entre sí en cuanto al número, tipo y secuencia (ordenamiento) de los aminoácidos que las conforman. Los
veinte tipos de aminoácidos que se encuentran en las proteínas podrían considerarse como letras de un alfabeto, de manera que cada proteína sería una palabra formada por distintas letras.
Estructura de las proteínas
Las cadenas de polipéptidos que forman una proteína se encuentran enrolladas o plegadas en una conformación específica, tridimensional.
Esta conformación determina la función de la proteína. Por ejemplo, la conformación de una enzima le permite "identificar" y actuar sobre su sustrato, sustancia que dicha enzima regula. La forma de una proteína hormonal le permite combinarse con su receptor en el sitio de la célula blanco (la célula sobre la cual la hormona está diseñada para actuar).
Las proteínas se clasifican en fibrosas o globulares. En las proteínas fibrosas, las cadenas de polipéptidos están dispuestas en láminas largas; en las proteínas globulares las cadenas de polipéptidos se encuentran plegadas en forma estrecha a fin de producir una molécula compacta, de forma esférica. La mayor parte de las enzimas son proteínas globulares. Hay varios niveles de estructuras en una molécula proteica: primaria, secundaria, terciaria y hasta cuaternaria.
Estructura primaria
Estructura secundaria
Está dada por el plegamiento regular local entre residuos aminoacídicos cercanos de la cadena polipeptídica. Este tipo de estructura de las proteínas se adopta gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos carbonilo (-CO-) y amino (-NH-) de los carbonos involucrados en los enlaces peptídicos de aminoácidos cercanos en la cadena. Las cadenas peptídicas no suelen encontrarse aplanadas ni se pliegan al azar, sino que forman una estructura tridimensional específica, en general en forma de hélice o de otra estructura regular, disposición
espacial que se conoce con el nombre de estructura secundaria.
Esta disposición se debe a las interacciones entre los átomos del esqueleto regular de la cadena peptídica. Los grupos funcionales no intervienen en la formación de enlaces de la estructura secundaria. Una estructura secundaria que se observa con frecuencia en las moléculas de proteína es la llamada hélice alfa, que implica la formación de espirales de una cadena peptídica. La hélice alfa es una estructura geométrica muy uniforme y en cada giro se encuentran 3,6 aminoácidos. La estructura helicoidal se mantiene estable mediante enlaces por puente de hidrógeno entre los aminoácidos en los giros sucesivos de la espiral. En la estructura alfa-helicoidal, los puentes de hidrógeno ocurren entre átomos de una misma cadena peptídica.
Otro tipo de estructura secundaria es la denominada lámina plegada beta. En ésta los puentes de hidrógeno pueden ocurrir entre diferentes cadenas polipeptídicas (lámina intercatenaria); cada cadena en
forma de zigzag está completamente extendida y los enlaces de hidrógeno ocasionan la formación de la estructura en forma de lámina. Pero también se pueden formar láminas plegadas entre regiones diferentes de una misma cadena peptídica (lámina intracatenaria)
Esta estructura es más flexible que elástica. Son posibles dos formas laminares, según el alineamiento de las diferentes cadenas o segmentos: si éstos se alinean en la misma dirección (de extremo N- a C-terminal, por ej.) la disposición resulta ser una lámina beta paralela, en tanto que si están alineados en sentido opuesto, la lámina es beta
antiparalela. Si bien ambos casos ocurren en la naturaleza, la estructura antiparalela es más estable porque los dipolos C=O y NH están mejor orientados para una interacción óptima.
En la mayoría de las proteínas la estructura secundaria siempre tiene una porción que no es ni helicoidal ni laminar, denominada aleatoria (zonas de conexión). De este modo las proteínas pueden ser
parcialmente helicoidales y aleatorias, parcialmente laminares y aleatorias, totalmente aleatorias o una mezcla variable de partes de ordenamiento helicoidal, laminar y aleatorio.
Un concepto muy utilizado en la estructura tridimensional de una proteína es el dominio, que corresponde a una zona de la molécula que tiene características estructurales definidas. En una molécula de proteína puede haber más de un dominio y este hecho está relacionado con la función de la misma. Los dominios suelen ser muy conservados (mantenidos en el tiempo) a lo largo de la evolución: las proteasas “tipo papaína” de virus, bacterias, plantas y animales tienen una estructura compuesta de dos dominios entre los cuales se ubica el sitio activo de la enzima.
Estructura terciaria
La estructura terciana de una molécula de proteína está determinada por la forma que adopta cada cadena
polipeptídica. Esta estructura
tridimensional está determinada por cuatro factores que se deben a interacciones entre los grupos R:
1. Puentes de hidrógeno entre los grupos R de las subunidades de aminoácidos en zonas adyacentes de la misma cadena de polipéptidos.
2. Atracción iónica entre los grupos R con cargas positivas y aquéllos con cargas negativas.
3. Interacciones hidrofóbicas derivadas de la tendencia de los grupos R no polares para asociarse hacia el centro de la estructura globular, lejos del Iíquido que los rodea.
4. Los enlaces disulfuro, que son covalentes (-SS-), unen los átomos de azufre de dos cisteínas. Estos enlaces pueden unir dos porciones de una misma cadena o dos cadenas distintas.
Estructura cuaternaria
Las proteínas compuestas de dos o más cadenas de polipéptidos (proteínas multiméricas) presentan estructura cuaternaria: cada
cadena tiene estructuras primaria, secundaria y terciaria y forma una molécula proteínica biológicamente activa al relacionarse las diferentes cadenas mediante la estructura cuaternaria adecuada.
La hemoglobina, proteína de los glóbulos rojos encargada del transporte de oxígeno, es un ejemplo de proteína globular con estructura cuaternaria. La hemoglobina es una proteína tetramérica compuesta por 574 aminoácidos dispuestos en cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas alfa idénticas y dos cadenas beta idénticas entre sí. Su fórmula química es C3032H48160872S8Fe4
La estructura de las proteínas determina su función
La estructura de las proteínas determina la actividad biológica de éstas. De entre las innumerables conformaciones teóricamente posibles de una proteína, generalmente hay una que predomina. Esta conformación es generalmente la más estable y en ese caso se dice que la proteína se encuentra en estado nativo (proteína nativa).
La actividad biológica de una proteína puede ser afectada por cambios en la secuencia de aminoácidos o en la conformación de la proteína. Cuando ocurre una mutación (cambio químico en un gen) que ocasiona un cambio en la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina, puede producirse un trastorno, denominado anemia falciforme. Las moléculas de hemoglobina en una persona con anemia falciforme tienen el aminoácido valina en la posición 6, en vez de ácido glutámico, es decir, el sexto aminoácido del extremo terminal de la cadena beta. La sustitución del ácido glutámico, con una cadena lateral con carga, por la valina con una cadena lateral sin carga, hace que la hemoglobina sea menos soluble y más propensa a formar estructuras en forma de cristal, lo que provoca un cambio en la forma de los glóbulos rojos (de ahí el nombre de falciforme, en forma de hoz).
Los cambios en la estructura tridimensional de una proteína también alteran su actividad biológica. Cuando una proteína se calienta o se trata con algunas sustancias químicas, su estructura terciaria se distorsiona y la cadena peptídica en espiral se desdobla para dar lugar a una conformación más al azar. Este desdoblamiento se acompaña de una pérdida de su actividad biológica (por ejemplo, de su capacidad de actuar como enzima). Este cambio en la forma de la proteína y la pérdida de su actividad biológica se Ilama desnaturalización. En general, la desnaturalización no puede revertirse; sin embargo, en determinadas condiciones, algunas proteínas que han sido desnaturalizadas recuperan su forma original y su actividad biológica cuando se restauran las condiciones normales del medio.
Las proteínas no son eternas y en las células es frecuente que las moléculas de proteína se sinteticen y se degraden de acuerdo a las necesidades celulares. La degradación de una proteína es llevada a cabo por proteasas o peptidasas que hidrolizan algunas o todas las uniones peptídicas, con lo que la proteína puede quedar reducida a sus unidades constitutivas, los aminoácidos, que pueden luego ser utilizados para construir moléculas de la misma o de otra proteína. El proceso de hidrólisis destruye todas las estructuras, incluso la primaria y puede ser llevado a cabo en el laboratorio por la acción de enzimas, o por ácidos o álcalis concentrados a elevadas temperaturas.
LAS ENZIMAS, UN TIPO ESPECIAL DE PROTEÍNAS
Las enzimas son proteínas altamente especializadas que funcionan como catalizadores de las reacciones de los sistemas biológicos. Tienen un gran poder catalítico, a menudo muy superior al de los catalizadores sintéticos. Poseen un elevado grado de especificidad respecto a sus sustratos, aceleran reacciones químicas específicas y funcionan en soluciones acuosas en condiciones muy suaves de temperatura y pH. Hay pocos catalizadores no biológicos que tengan todas estas propiedades.
Las enzimas constituyen una de las claves para conocer de qué modo sobreviven y proliferan las células. Actuando en secuencias organizadas catalizan cientos de reacciones consecutivas en las rutas metabólicas mediante las que se degradan nutrientes, se conserva y transforma la energía química y se fabrican las macromoléculas biológicas a partir de precursores sencillos. Algunas de las enzimas que participan en el metabolismo son enzimas reguladoras que pueden responder a diversas señales metabólicas cambiando adecuadamente su actividad catalítica. La función de las enzimas reguladoras es la de coordinar la multitud de actividades metabólicas diferentes que son necesarias para la vida.
carne como la papaína) o en la limpieza (proteasas y lipasas que degradan proteínas y grasas, respectivamente, que son incorporadas a los detergentes).
Con la excepción de un pequeño grupo de moléculas de ARN catalítico (“ribozimas”), todas las enzimas son proteínas. Su actividad catalítica depende de la integridad de su conformación proteica nativa. Si se desnaturaliza o disocia un enzima en sus subunidades, se pierde normalmente la actividad catalítica. Si se descompone un enzima en sus aminoácidos constituyentes, siempre se destruye su actividad catalítica. Así, las estructuras primaria, secundaria, terciaria y (cuando la poseen) cuaternaria de las proteínas enzimáticas son esenciales para su actividad catalítica.
Las enzimas, al igual que otras proteínas, tienen masas moleculares relativas que van desde unos doce mil hasta más de un millón de daltons (12 a 1000 kDa). Muchas enzimas no requieren ninguna otra sustancia para desarrollar su actividad. Otras requieren un componente químico adicional Ilamado cofactor.
El cofactor puede ser uno o varios iones inorgánicos tales como Fe2+, Mg2+, Mn2+ o Zn2+ o un
complejo orgánico o metaloorgánico denominado coenzima. Cuando la coenzima o el ion metálico están unidos covalentemente a la proteína enzimática el conjunto se denomina grupo prostético. Las coenzimas actúan como transportadores transitorios de grupos funcionales específicos. Muchas vitaminas, que son nutrientes orgánicos requeridos en pequeñas cantidades en la dieta, son precursoras de coenzimas. Finalmente, algunas enzimas son modificadas por fosforilación, glucosilación y otros procesos. Gran parte de estas alteraciones intervienen en la regulación de la actividad enzimática.
El nombre de muchas enzimas se forma añadiendo el sufijo “asa” al del sustrato sobre el que actúan (como la ureasa, que cataliza la hidrólisis de la urea) o utilizando una palabra o frase que describe su actividad (como la ADN polimerasa, que cataliza la síntesis de ADN en el proceso de duplicación o replicación del ADN). Otras enzimas, tales como la pepsina y la tripsina (enzimas digestivas), tienen nombres que no hacen referencia a sus sustratos.
¿Cómo funcionan las enzimas?
La catálisis enzimática de las reacciones químicas es esencial para los sistemas vivos. En las condiciones que predominan en los sistemas biológicos, las reacciones sin catalizar tienden a ser lentas. La mayoría de las moléculas biológicas son muy estables al pH neutro, la temperatura suave y el ambiente acuoso que existe en el interior de las células. Muchas reacciones comunes del metabolismo de los seres vivos resultarían poco probables en el ambiente celular sin la presencia de enzimas. El rasgo distintivo de una reacción catalizada enzimáticamente es que tiene lugar dentro de un sector de la molécula de la enzima denominada sitio activo o centro activo. La molécula sobre la que actúa la enzima y que queda fijada en el sitio activo se denomina sustrato. El complejo enzima-sustrato es de importancia central en la acción de las enzimas
La velocidad de una reacción catalizada enzimáticamente depende de: a) La concentración de enzima.
b) La concentración de sustrato.
c) Las condiciones de reacción (pH, concentración de iones, temperatura, etc). Se puede escribir una reacción enzimática sencilla (1) como:
E + S ES EP E + P (1)
donde E, S y P representan enzima, sustrato y producto, respectivamente. ES y EP son complejos de la enzima con el sustrato y con el producto, respectivamente.
Para entender la catálisis, hemos de apreciar en primer lugar la importante distinción entre equilibrios de reacción y velocidades de reacción. La función de una enzima es aumentar la velocidad de una reacción. Las enzimas no modifican los equilibrios de reacción.
En su forma normal estable, o estado basal, cualquier molécula (tal como S o P) contiene una cantidad característica de energía. El equilibrio entre S y P refleja la diferencia de la energía (G) de sus estados basales. En el ejemplo que se muestra en la figura, la energía del estado basal de P es inferior al de S, con lo que el equilibrio favorece la degradación de S y la formación de P. Este equilibrio no es afectado por la actividad de la enzima.
Variación de energía (G) entre los estados basales de S y P
No obstante, un equilibrio favorable no indica que la conversión S P sea rápida. Para que haya reacción las moléculas han de superar una barrera representada por la “colina” energética de la figura, que es el resultado de una serie de reacomodamientos que tienen que producirse en las moléculas participantes (alineamiento de los grupos reactivos, formación de cargas inestables transitorias, reordenamientos de enlaces, etc.)
En la cumbre de la colina energética existe un punto en el que la caída hacia el estado S o P es igualmente probable (en cualquier caso es de bajada). Es lo que se denomina el estado de transición. El estado de transición es un momento molecular fugaz en el que acontecimientos tales como ruptura o la formación de un enlace y el desarrollo de carga han llegado al preciso instante en el que la vuelta al estado inicial del sustrato o la generación de un producto son igualmente probables. La diferencia entre los niveles de energía del estado basal y del estado de transición se denomina energía de activación.
La velocidad de una reacción refleja esta energía de activación, ya que si la energía de activación es más elevada, la reacción es más lenta. Las velocidades de reacción pueden aumentarse incrementando la temperatura, porque se aumenta el número de moléculas con energía suficiente para superar la barrera energética. De modo alternativo, puede disminuirse la energía de activación añadiendo un catalizador. Los catalizadores (como las enzimas) aumentan las velocidades de reacción disminuyendo la energía de activación.
Se puede ilustrar este principio general considerando la reacción de la glucosa con el O2 para
formar CO2 y H2O, que representa los estados inicial y final del proceso de respiración que veremos más
adelante.
Glucosa + Oxígeno Dióxido de carbono + agua
que reaccionen. En las células, en cambio, la glucosa es degradada rápidamente a CO2 y H2O en una ruta
metabólica catalizada por enzimas. Estas enzimas no sólo aceleran las reacciones sino que las organizan y controlan de tal manera que gran parte de la energía liberada en este proceso se recupera en otras formas que pueden ser utilizadas por la célula para realizar todas sus funciones. Esta es la ruta primaria de formación de energía para las células y las enzimas que actúan en ella permiten que el proceso tenga lugar en una escala de tiempo útil para las células.
Unos pocos principios explican el poder catalítico y la especificidad de las enzimas
Las enzimas son catalizadores extraordinarios. Los aumentos de velocidad conseguidos por las enzimas son de 7 a 14 órdenes de magnitud con respecto a las reacciones no enzimáticas. Las enzimas son también muy específicas, discriminando fácilmente entre sustratos con estructuras muy similares.
¿Cómo se pueden explicar estos incrementos enormes y altamente selectivos? ¿De dónde viene la energía que proporciona un descenso espectacular de las energías de activación de reacciones específicas? Parte de la explicación de la acción enzimática proviene de acciones químicas bien estudiadas que tienen lugar entre un sustrato y grupos funcionales de las enzimas (cadenas laterales de aminoácidos específicos, iones metálicos y coenzimas). La energía requerida para disminuir la energía de activación proviene generalmente de interacciones débiles no covalentes entre el sustrato y la enzima (puentes de hidrógeno e interacciones iónicas, hidrofóbicas y de van der Waals) que se denomina energía de fijación.
La necesidad de múltiples interacciones débiles para impulsar la catálisis es una de las razones de que las enzimas (y algunas coenzimas) sean tan grandes. La enzima ha de aportar grupos funcionales para interacciones iónicas, puentes de hidrógeno y otras interacciones y debe posicionar estos grupos de forma precisa para que la energía de fijación en el estado de transición pueda ser óptima.
La energía de fijación mantiene los sustratos en la orientación correcta para reaccionar, lo que es una contribución muy importante a la catálisis, ya que las colisiones efectivas que pueden ocurrir al azar entre moléculas en solución son extremadamente raras. Como consecuencia de la presencia de la enzima, los sustratos se pueden alinear de forma precisa. Una multitud de interacciones débiles entre cada sustrato y grupos localizados de manera estratégica en la enzima mantienen juntas las moléculas de sustrato en las posiciones adecuadas.
La actividad enzimática es afectada por diversos factores
Las enzimas tienen un pH óptimo o un intervalo de pH en el que la actividad es máxima. Esto es debido a que las cadenas laterales que intervienen en la actividad catalítica presentan diferentes grados de ionización a diferentes valores de pH. La fuerza iónica del medio también afecta significativamente la actividad enzimática, debido a la posible interacción de grupos cargados con los sitios activos de la enzima.
Por el hecho de ser proteínas, las enzimas son sensibles a la acción de la temperatura. El incremento de la temperatura produce un incremento de la actividad enzimática, pero al llegar a determinados valores de temperatura la enzima comienza a desnaturalizarse y se produce el efecto inverso. De todos modos debe tenerse en cuenta que en la mayoría de los organismos la temperatura celular es relativamente constante.
Enzimas reguladoras
a la acción de ciertas sustancias (moduladores) que se unen a la enzima en forma reversible, con lo que la velocidad de cada secuencia metabólica se ajusta constantemente a la necesidad de la célula.
Un mecanismo diferente de regulación enzimática lo constituyen los precursores inactivos de algunas enzimas (zimógenos). Muchas proteasas del estómago (pepsina) y del páncreas (tripsina y quimotripsina) se sintetizan en forma de proenzimas inactivas (pepsinógeno, tripsinógeno, quimotripsinógeno) que requieren la acción de una proteasa específica que libera un residuo polipeptídico, con lo que se obtiene la enzima activa. El sistema de formación de precursores inactivos no sólo se da en las enzimas: la hormona insulina se sintetiza como proinsulina y la proteína fibrosa colágeno se sintetiza como procolágeno; en ambos casos proteasas específicas liberan restos polipeptídicos innecesarios y producen la proteína activa (en los ejemplos dados, insulina y colágeno, respectivamente).
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Aunque la estructura básica de las membranas biológicas es provista por los fosfolípidos, la mayoría de las funciones específicas de la membrana son llevadas a cabo por proteínas. De acuerdo con ello, las cantidades y tipos de proteínas de membrana son muy variables: en la membrana mielínica, que sirve de aislación eléctrica al axón de la neurona, menos del 25% son proteínas, en tanto que en las membranas donde hay transducción energética (mitocondrias y cloroplastos) el porcentaje alcanza al 75%. En promedio, hay un 50% de lípidos y otro tanto de proteínas, pero como las proteínas son mucho más grandes, la relación numérica es de alrededor de 50 moléculas de fosfolípidos por cada molécula de proteína (el PM de un fosfolípidos es alrededor de 700 Da y el de un proteína de membrana se estima en 35 kDa.
Al principio, los investigadores encontraban difícil pensar que las proteínas se asociaran en otro sitio que no fuese la superficie exterior de las membranas. Sin embargo en estudios fisicoquímicos de las proteínas de membrana se mostró que gran parte de éstas son del tipo globular; esto significa que son demasiado voluminosas como para asociarse sólo a la superficie de las membranas. Por último, se obtuvieron pruebas por las cuales puede afirmarse que algunas proteínas se asocian con las membranas de tal manera que una región (o dominio) de ellas se encuentra de un lado de la membrana y otra en el lado opuesto.
Por lo tanto, el modelo de la estructura de membrana más razonable es aquél en el que se forma un mosaico de proteínas, en el cual gran parte de éstas son móviles y se extienden dentro o a ambos lados de la bicapa lipídica.
Hoy se sabe que existen dos tipos de proteínas de membrana: proteínas integrales y proteínas periféricas. Las proteínas integrales de membrana poseen algunas regiones insertadas en las regiones hidrófobas de la bicapa lipídica. Algunas atraviesan toda la membrana; estas proteínas integrales se llaman también proteínas transmembrana. Algunas otras proteínas integrales poseen solo una pequeña porción dentro de la bicapa que sirve como ancla y el resto de la molécula en el citoplasma o hacia la superficie celular. Otras están casi por completo insertas en la región hidrófoba y poseen cadenas polipeptídicas que atraviesan una y otra vez (incluso hasta doce veces) la bicapa lipídica.
Las proteínas integrales de membrana son capaces de insertarse en la bicapa lipídica debido a que las porciones que lo hacen son hidrófobas y, por tanto, son compatibles con el interior de la membrana. Cuando alguna proteína de membrana contiene una porción hidrofílica, ésta generalmente se encuentra en protrusión por fuera de la superficie de la membrana, en contacto con el medio acuoso.
En las proteínas integrales, la parte que se halla dentro de la membrana usualmente adopta una estructura en -hélice, con predominio de aminoácidos hidrofóbicos. Además este enrollamiento asegura que todas las uniones peptídicas (que son polares) estén disminuidas en su polaridad debido a la formación de puentes de hidrógeno. Sólo hacen falta 20-30 aminoácidos para atravesar la membrana en forma de -hélice y sólo unos diez para hacerlo en forma de hoja -plegada. La mayoría de las proteínas integrales atraviesan la membrana en forma de hélices , pero algunas (como las porinas de bacterias y de mitocondrias) formas láminas que se disponen en forma de barril (“-barrel”). Las proteínas integrales de membrana deben ser solubilizadas por medio de detergentes, que en agua forman micelas.
El otro tipo de proteínas de membrana, las proteínas periféricas, pueden eliminarse de ésta sin alterar la estructura de la doble capa. Por lo general se unen a regiones expuestas de proteínas integrales. Las proteínas periféricas están usualmente asociadas por interacciones no covalentes a otras proteínas transmembrana y se pueden ubicar hacia adentro (5) o hacia fuera (6) de la membrana.
Si bien las proteínas pueden migrar dentro de la membrana, existen distintos dispositivos por los cuales las células pueden confinar a las proteínas dentro de determinados dominios membranosos. En las células epiteliales que tapizan el intestino y los túbulos renales, las proteínas que miran hacia la luz del tubo no pueden pasar hacia las paredes laterales o hacia la cara opuesta de la célula debido a la existencia de uniones estrechas (se verán más adelante) que les impiden el paso. Sin embargo no es el único medio, aunque en algunos casos no se conoce el mecanismo que impide la migración libre: en espermatozoides de mamíferos las proteínas del ápice, del resto de la cabeza y de la cola forman tres dominios perfectamente individualizables con anticuerpos fluorescentes, pero se desconoce cuál es la función de dichas proteínas y las fuerzas que impiden su migración. Otros ejemplos de confinamiento de proteínas en determinadas zonas de la membrana están dadas por asociación de proteínas con el citoesqueleto (glóbulos rojos), o con la matriz extracelular, o con ambos, o puede haber interacciones entre proteínas de dos células distintas en zonas de membrana contiguas.
Asimetría de proteínas de las membranas
asimetría está dada por la forma tan específica en que se forman e intercambian las membranas de una parte de la célula a otra.
Los hidratos de carbono se encuentran unidos a las porciones de las proteínas expuestas en la superficie celular, y no a las que se internan al citoplasma. Esta distribución asimétrica de los hidratos de carbono se debe a la forma en que las glucoproteínas se insertan en las membranas al ser sintetizadas. (Los mecanismos de síntesis de proteínas, glicoproteínas y de lípidos asociados al retículo endoplasmático se desarrollarán de manera detallada en el módulo 8).
Funciones de las proteínas de membrana
¿Por qué motivo la membrana plasmática requiere de tantas proteínas distintas? La diversidad de proteínas en una membrana refleja el número de funciones que se llevan a cabo en ella.
Habitualmente la manera en que una proteína se asocia a la bicapa lipídica es un indicativo de la función de la proteína. Así, sólo las proteínas transmembrana pueden actuar a ambos lados de la bicapa o transportar moléculas a través de ellas. Las proteínas de la membrana plasmática pueden ser clasificadas en diferentes grupos, de acuerdo a la función que desempeñan:
a) proteínas de adhesión celular, que unen firmemente las membranas de células adyacentes y actúan como puntos de anclaje con componentes del citoesqueleto;
b) canales proteicos entre dos células (uniones de hendidura), permiten el paso de moléculas pequeñas entre dos células vecinas;
c) proteínas de transporte que permiten el transporte selectivo de moléculas esenciales, ya sea en forma pasiva o en forma activa, según los requerimientos de energía;
d) proteínas transductoras receptoras de señales, que se unen a moléculas portadoras de señales externas y que luego transfieren el mensaje al interior de la célula;
e) bombas dependientes de ATP, que transportan activamente iones de un compartimiento a otro, constituyendo así un mecanismo de almacenamiento de energía (se verán en mitocondrias y cloroplastos);
f) algunas proteínas intrínsecas de la membrana actúan como enzimas, con sitios activos localizados en la superficie de la membrana o en el interior de ella.
TRANSPORTE MEDIADO DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS
La membrana celular es relativamente impermeable a casi todas las grandes moléculas polares. Esto constituye una ventaja biológica para la célula, ya que casi todos los compuestos metabolizados en su interior son polares y la impermeabilidad de la membrana impide su pérdida por difusión. Para transportar nutrientes polares, como glucosa y aminoácidos, a través de la membrana lipídica hacia el interior de la célula, han aparecido a lo largo de la evolución sistemas de proteínas transportadoras que se unen a esas moléculas y facilitan su pasaje a través de la membrana. El paso de solutos a través de la membrana celular por el sistema de transporte se llama transporte mediado.
En los casos más simples, la célula utiliza la energía almacenada por el gradiente de concentración de una sustancia cuya concentración es mayor en el líquido extracelular que en el intracelular; en estas circunstancias, mientras la membrana sea permeable a dicha sustancia, ésta se desplazará hacia el interior de la célula (difusión simple). En el caso de iones, azúcares, aminoácidos, nucleótidos y muchos metabolitos, para que esto suceda se necesita de la presencia de proteínas especiales de membrana. Este tipo de transporte se llama transporte pasivo o difusión facilitada.
La difusión facilitada depende de la existencia de proteínas transportadoras, las cuales se combinan temporalmente con la molécula de soluto para acelerar el paso de ésta a través de la membrana celular. Cada proteína está destinada al transporte de un tipo particular de molécula y con frecuencia de una cierta especie molecular, por lo que presentan especificidad. La proteína transportadora no se modifica por esta acción; después de transportar la molécula de soluto, queda libre para unirse a una nueva molécula. Todas las proteínas de transporte estudiadas son proteínas transmembrana.
El transporte de las moléculas de glucosa en los eritrocitos es un buen ejemplo de difusión facilitada por transportador. Las moléculas que transportan glucosa son glucoproteínas; éstas comprenden un 2% de las proteínas totales de la membrana. Las células mantienen una baja concentración interna de glucosa mediante la adición inmediata de un fosfato a las moléculas de glucosa que entran en ellas: de esta manera convierten dichas moléculas en glucosa/fosfato con elevada carga eléctrica y, así, no pueden regresar al otro lado de la membrana.
El mecanismo de transporte de glucosa no se comprende a fondo. Parece que la proteína transportadora no forma un “hoyo” en la membrana para que la glucosa pase a través de él; si tal fuera el caso, otras moléculas similares a la glucosa y algunas moléculas más pequeñas que ésta también podrían pasar a través del "hoyo". Al parecer, lo que ocurre es que la glucosa se une de modo específico a una porción de proteína expuesta en la superficie celular externa, y con esto, modifica la conformación de la proteína, de manera que se abre un canal dentro de la proteína misma (o entre varias subunidades de la misma cadena polipeptídica), que permite el paso de la molécula de glucosa para liberarla en el interior de la célula. Según este modelo, una vez que la glucosa se libera en el interior de la célula, la proteína
recupera su conformación original y está lista para unirse nuevamente a una molécula de glucosa en la superficie celular.
Otra clase de proteínas transportadoras son las formadoras de canal; estas no se unen al soluto sino que forman poros hidrofílicos que atraviesan la bicapa lipídica, que al estar abiertos permiten que determinados solutos (habitualmente iones inorgánicos de tamaño y carga apropiados) puedan pasar a su través y por lo tanto atravesar la membrana).
Transporte activo
Algunas moléculas se transportan a través de la célula mediante el proceso de difusión; a otras las requiere la célula en concentraciones mayores a su concentración extracelular. Estas moléculas se incorporan mediante mecanismos de transporte activo. Este mecanismo exige una fuente de energía debido a que el transporte activo implica el "bombeo" de una molécula en contra de su gradiente de concentración (de una zona de baja concentración hacia una de concentración elevada). Por tanto, los sistemas de transporte activo utilizan energía generada por el metabolismo celular en forma de trifosfato de adenosina (ATP) o bien utilizan algún otro tipo de energía almacenada, derivada de la hidrólisis del ATP.
Uno de los ejemplos más sorprendentes de los mecanismos de transporte activo es la bomba de sodio y potasio que se observa en todas las células animales. Esta bomba consta de una proteína específica, localizada en la membrana plasmática, que utiliza ATP para intercambiar iones de sodio del interior de la célula por iones de potasio de su exterior. Esto provoca un desequilibrio en la concentración de iones de sodio y potasio en los lados opuestos de la membrana, de manera que en condiciones normales, la concentración de potasio sea de 10 a 15 veces mayor en el interior que en el exterior de la célula y a la inversa para el sodio. Las células son capaces de utilizar estos enormes gradientes de concentración para generar un potencial eléctrico (separación de cargas eléctricas) a través de la membrana, el cual constituye la base para la transmisión de los impulsos eléctricos necesarios para la transmisión de los impulsos nerviosos. Estos gradientes de concentración también almacenan energía, la cual puede utilizarse para la conducción de otros mecanismos de transporte activo. El gradiente electroquímico producido por estas bombas es tan importante que de hecho algunas células (p. ej., las células nerviosas) utilizan el 70% de su energía en el funcionamiento de este sistema de transporte.
El uso de los potenciales electroquímicos con tales propósitos no es exclusivo de la membrana plasmática de las células animales. Las células de plantas y hongos también utilizan bombas impulsadas por ATP con las cuales "bombean" protones del citoplasma hacia el exterior de la célula. La salida de protones (con carga positiva) del interior de la célula provoca una enorme diferencia en la concentración de ellos, de manera que el exterior tiene carga positiva y el interior negativa. Como se verá más adelante, estas bombas de protones que utilizan ATP, usadas en sentido inverso para producir ATP en bacterias, mitocondrias y cloroplastos, constituyen el principal transductor de energía en todas las células, desde las bacterias hasta las células de plantas y animales complejos.
La hipótesis aceptada en la actualidad sostiene que la bomba de sodio y potasio (y otras bombas que requieren ATP) está formada por proteínas transmembrana. La proteína tiene centros de unión para el Na+ y el ATP en su superficie citoplasmática y para K+ en su superficie extracelular. Después de una serie
de cambios en su conformación son capaces de intercambiar sodio por potasio a través de la membrana celular. A diferencia de la difusión facilitada, parte de los cambios de conformación de la proteína durante el ciclo de bombeo requieren de la energía liberada por el ATP. Parece que la energía se transfiere del ATP a la bomba mediante la formación de un enlace covalente entre uno de los fosfatos del ATP y la proteína, seguido por la retirada del mismo en etapas más avanzadas del ciclo de bombeo.
Debido al bombeo de 3 iones Na+ positivamente cargados hacia el exterior de la célula por cada
dos K+ que bombea hacia el interior, se dice que la bomba es electrogénica, es decir dirige una corriente
para dirigir el transporte de azúcares y aminoácidos hacia el interior de la célula, como se verá a continuación.
Sistemas de cotransporte
Algunas proteínas de transporte actúan como transportadores acoplados, en los que la transferencia de un soluto depende de la transferencia simultánea o secuencial de un segundo soluto, ya sea en la misma dirección (transporte unidireccional) o en dirección opuesta (bidireccional).
Transporte activo secundario
Muchos sistemas de transporte activo no son impulsados directamente por la hidrólisis del ATP sino por la energía almacenada por los gradientes iónicos. El gradiente electroquímico generado por la bomba de sodio y potasio proporciona suficiente energía para propiciar el transporte activo de otras moléculas esenciales. En estas reacciones, el gradiente de concentración de Na+ cotransporta las moléculas
requeridas, junto con los iones de Na+. La energía libre liberada durante el desplazamiento de un ion a
favor de su gradiente electroquímico se utiliza como fuerza impulsora para bombear otros solutos en contra de su gradiente. Así, las proteínas transportadoras actúan como transportadores acoplados. El Na+
que entra en la célula durante este transporte es bombeado hacia el exterior mediante la ATPasa Na+-K+ .
Sistemas de transporte múltiple integrado
produce gracias a la presencia de uniones especializadas en la célula (“uniones estrechas”). Si una célula careciera de un mecanismo específico para determinar este proceso, entonces las proteínas estarían distribuidas al azar en ambas superficies de la célula; luego, no habría transporte neto de glucosa.
Transporte de grandes moléculas a través de las membranas
En la difusión simple, en la difusión facilitada y en el transporte activo las moléculas individuales y los iones pasan a través de la membrana celular. Sin embargo, en ocasiones también es necesario el desplazamiento de cantidades más grandes de material, de partículas de alimento, de macromoléculas o incluso de células completas, hacia afuera o adentro de una célula. Esto implica un gasto de energía por parte de la célula y en ocasiones conlleva también la fusión de membranas.
En la endocitosis, la célula incorpora materiales hacia su interior. En los sistemas biológicos operan varios mecanismos endocitóticos. Por ejemplo, en la fagocitosis (literalmente "ingesta de células"), la célula ingiere partículas sólidas como bacterias o nutrientes. La fagocitosis es el mecanismo utilizado por protozoarios y leucocitos para ingerir partículas, incluso algunas tan grandes como una bacteria completa. Durante la ingestión, los pliegues de la membrana celular engloban a la partícula, que se ha unido a la superficie celular, y forman una vacuola alrededor de ella. Una vez que la membrana ha encerrado a la partícula en cuestión, se fusiona en el punto de contacto e ingresa en el citoplasma. Posteriormente la vacuola se fusiona con los lisosomas (que contienen enzimas hidrolíticas), donde el material es ingerido y degradado (En el Módulo 8 se desarrollará detalladamente la participación de los lisosomas en la digestión celular). A veces también se degradan por este mecanismo organelas con fallas
La distribución asimétrica de las proteínas transportadoras en la membrana
plasmática de una célula epitelial intestinal da lugar al transporte transcelular
(una mitocondria, en el ejemplo), envolviendo la organela en una vesícula formada con membranas del retículo endoplásmico; a este proceso se lo denomina autofagocitosis o autofagia.
En otro tipo de endocitosis, llamada pinocitosis ("bebido de células"), la célula incorpora materiales disueltos. Algunos pliegues de la membrana plasmática engloban gotas de líquido, las cuales emergen en el citoplasma celular en forma de pequeñas vesículas. El contenido líquido de estas vesículas se libera lentamente en el citoplasma celular y las vesículas van disminuyendo poco a poco de tamaño, hasta el punto en que parecen desvanecerse.
Endocitosis mediada por receptor
En un tercer tipo de endocitosis, llamado endocitosis mediada por receptor, algunas proteínas específicas de determinadas partículas extracelulares se unen a proteínas receptoras, localizadas en la membrana plasmática de la célula. Luego, las moléculas ligadas al receptor emigran por la membrana celular hacia las depresiones revestidas, que son regiones de la superficie citoplásmica de la membrana recubiertas con estructuras en forma de cepillo (proteínas denominadas clatrinas y otras proteínas asociadas). Estas regiones forman, mediante endocitosis, vesículas recubiertas cuya cubierta proteica forma momentáneamente una estructura en forma de cesto alrededor de ellas.
Algunos segundos después, las vesículas son liberadas dentro del citoplasma; el recubrimiento se separa de ellas, dejando a las vesículas libres en él. En seguida, las vesículas se fusionan con otras vesículas semejantes y forman endosomas, vesículas más grandes que transportan materiales libres, que no están unidos a los receptores de membrana.
Los endosomas forman, posteriormente, dos tipos de vesículas: unas contienen receptores que pueden regresar a la membrana; otras, que contienen las partículas ingeridas, se fusionan con los lisosomas y después son procesadas por la célula.
La endocitosis mediada por receptores es el proceso por el cual las células animales incorporan hacia su interior el colesterol del torrente circulatorio. Gran parte del mecanismo de esta variedad de endocitosis fue detallada en estudios del receptor de lipoproteínas de baja densidad (LDL, “low density lipoproteins”). El LDL está constituido por proteína flanqueada por moléculas de fosfolípidos y colesterol; en el centro hay un acumulo de moléculas de colesterol esterificado con ácidos grasos de cadena larga. Las partículas de proteína de baja densidad (LDL) se unen a proteínas receptoras específicas (complejos receptores de LDL) en la membrana plasmática. Estos complejos receptores se mueven a lo largo de la superficie y se agrupan en la región de placas recubiertas con clatrina de la membrana plasmática. La endocitosis de tales placas recubiertas da por resultado la formación de vesículas recubiertas en el citoplasma celular. Algunos segundos después el recubrimiento de clatrina se elimina y las vesículas se fusionan con otras similares hasta formarse grandes vesículas (endosomas jóvenes “early endosomes”). En estas estructuras, los receptores y las partículas de LDL se disocian, separan y dirigen hacia diferentes regiones de la vesícula. A partir de los endosomas se forman nuevas vesículas. Las vesículas que contienen los receptores se desplazan hacia la superficie y se fusionan con la membrana plasmática, en la cual los receptores son reciclados. Las vesículas que contienen partículas de LDL se fusionan con los lisosomas. Finalmente el colesterol se libera por medio de diversas enzimas hidrolíticas: sólo entonces puede utilizarlo la célula. Las personas con incapacidad hereditaria para la producción de receptores de membrana para el LDL (puede faltar el gen o fabricar un receptor defectuoso, incapaz de unirse a la cubierta de clatrinas) son propensas a arterioesclerosis prematura y a sufrir ataques cardíacos.
El reciclaje del receptor de LDL a la membrana plasmática a través de la formación de vesículas ilustra un problema común a todas las células que emplean los mecanismos de endocitosis y exocitosis. En las células que secretan sustancias en forma continua, una porción equivalente de membrana debe incorporarse al interior de la célula por cada vesícula que se fusiona con la membrana plasmática; de no ocurrir así, la superficie de la célula estaría en expansión constante, aunque el crecimiento de la célula esté limitado. Existe una situación similar para las células que realizan endocitosis. Los macrófagos, por
ejemplo, incorporan en forma de vesículas el equivalente del total de su volumen en cerca de 30 minutos, y requieren un reciclamiento similar para que las células mantengan su área de superficie y su volumen.
En la exocitosis una célula expulsa productos de desecho o productos específicos de secreción (como hormonas), mediante la fusión de una vesícula con la membrana plasmática de la célula. La exocitosis consiste en la fusión de la membrana de la vesícula secretora con la membrana plasmática. Este es también un mecanismo primario de crecimiento de la membrana plasmática.
La secreción puede ser constitutiva, como cierto tipo de proteínas que son regularmente secretadas por la célula, o ser una secreción regulada, cuando es necesario que una sustancia externa (una señal, como una hormona o un neurotranmisor) desencadene un proceso (transducción de señal) que finaliza con la secreción de una sustancia producida por la célula que es requerida en el medio extracelular.
No todas las vesículas que se forman por endocitosis se fusionan con los lisosomas. En algunas células, ciertas vesículas endocíticas especializadas atraviesan el citoplasma y eliminan su contenido por exocitosis en otro sector de la superficie celular. Al no fusionarse con lisosomas, estas vesículas realizan un transporte transcelular en masa de materiales desde una superficie celular a la otra. Este mecanismo de transporte, es uno de los sistemas por los cuales las células endoteliales que revisten los capilares sanguíneos en organismos vertebrados, transportan sustancias desde el torrente sanguíneo, a través de su citoplasma, hasta el líquido extracelular circundante.
BIBLIOGRAFÍA
Principios de Bioquímica. Lehninger. A.L., D.L. Nelson y M.M. Cox, Ediciones Omega S.A. Biología. Eldra Solomon, Linda Berg y Diana W. Martin, Interamericana McGraw-Hill. Biología. Curtis, H. y N.S. Barnes. Editorial Médica Panamericana.
CUESTIONARIO TEÓRICO
1) Los aminoácidos (seleccione la opción correcta):
a) son moléculas de alto peso molecular que poseen por lo menos un grupo amino y un grupo carboxilo. b) Son moléculas de bajo peso molecular no ionizables.
c) Poseen por lo menos un grupo amino y uno carboxilo, pudiendo presentar cadenas laterales de diferente naturaleza química.
d) son moléculas altamente hidrofóbicas, al igual que los triacilglicéridos, incapaces de establecer uniones débiles con el agua.
2) ¿Cuáles son las fuerzas más importantes que dirigen el plegamiento de una proteína en solución acuosa? y si la proteína (o parte de la misma) se encontrase en un medio hidrofóbico? Justifique con ejemplos.
3) A que se denomina estructura nativa de una proteína y que significa que una proteína se ha desnaturalizado. Explique el fundamento de la desnaturalización de las proteínas por el efecto del pH y por el efecto de solventes orgánicos. Que estructuras se pierden cuando se produce la hidrólisis de una proteína.
4) Cuál sería el efecto de una enzima sobre: a) La energía de activación de la reacción. b) La constante de equilibrio de la reacción.
5) Cómo explicaría el enorme poder catalítico y la alta especificidad que presentan las enzimas? A que se denomina sitio activo?.
6)¿Qué funciones cumplen las proteínas de membrana plasmática? ¿ Cómo se diferencia una proteína integral de una periférica?.
7) Los residuos hidrofóficos en las proteínas transmembrana ¿se encontrarán hacia el exterior o el interior de la proteína? ¿Todas las proteínas integrales son transmembrana?
8) ¿Qué diferencia hay entre la endocitosis, la fagocitosis y la autofagia? ¿Qué es lo que tienen en común? 9) Describa la endocitosis mediada por receptores. ¿Que ventajas presenta respecto al mecanismo de
