Estructura primaria de una proteína Aminoácidos y composición química
Estructura primaria de la proteína
¿Cuál es la estructura primaria de una proteína? Las proteínas son los componentes estructurales de las células y realizan muchas funciones, como transportar materiales, proporcionar soporte estructural y catalizar reacciones químicas. Son macromoléculas que están formadas por los aminoácidos monómeros. Hay veinte aminoácidos diferentes que pueden comprender proteínas. El orden de los aminoácidos específicos en una proteína es la estructura principal de la proteína. Por ejemplo, la parte de la estructura primaria de la proteína hemoglobina, que transporta oxígeno en los animales, es:
val – his – leu – thr – pro – glu
Esto significa que los primeros seis aminoácidos de la hemoglobina son valina, histidina, leucina, treonina, prolina y glutamato. Las proteínas pueden tener miles de aminoácidos, por lo que este es solo el comienzo de la estructura primaria de la hemoglobina.
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Formación de cadenas
La estructura primaria de una proteína se forma mediante el proceso de síntesis de proteínas. En la síntesis de proteínas, la estructura primaria original se codifica en las instrucciones del ADN. El ADN se copia en ARN mensajero (ARNm) durante la transcripción. Luego, el ARNm se exporta desde el núcleo para completar el siguiente paso, la traducción. Durante la traducción, los ribosomas se unen al ARNm, que son pequeñas copias de genes individuales de ADN. Los ribosomas leen el ARNm en grupos de tres nucleótidos, llamados codón. Cada codón codifica un aminoácido. El ribosoma cataliza la formación de un enlace peptídico entre los aminoácidos dictados a través de la síntesis de deshidratación, donde se pierde una molécula de agua. Esta polimerización forma una cadena polipeptídica que eventualmente se plegará en la proteína tridimensional a través de una modificación postraduccional. Durante la modificación postraduccional, se pueden añadir modificaciones adicionales a la secuencia primaria de la proteína. La cadena polipeptídica tiene una orientación específica, un término se denomina término N y el otro término C. Esto se refiere a la orientación de los aminoácidos. Las cadenas de polipéptidos siempre se sintetizan y leen desde el término N al término C.
Secuenciación de estructuras proteicas primarias
Hay varias formas de dilucidar la estructura primaria de una proteína. Si la proteína se puede aislar, existen varias técnicas que incluyen las siguientes:
- Degradación de Edman
- Espectrometría de masas
En la degradación de Edman, se elimina un aminoácido de la proteína a la vez utilizando un reactivo especial llamado isotiocianato de fenilo que no daña la secuencia. Sin embargo, la degradación de Edman puede llevar mucho tiempo y no ser adecuada para necesidades de alto rendimiento. Hoy en día, muchos científicos utilizan la espectrometría de masas para identificar proteínas. Durante la espectrometría de masas, la proteína se degrada en fragmentos más pequeños que luego se pueden ejecutar mediante cromatografía líquida de alta resolución para identificar los componentes. Luego, se pueden usar algoritmos computacionales para dilucidar la secuencia de proteína original.
Si se conoce el gen de la proteína, el gen puede secuenciarse mediante tecnología de secuenciación de ADN. Una vez que se conoce la secuencia de ADN, el código genético se puede utilizar para identificar los aminoácidos en la secuencia primaria de la proteína.
La composición química y los niveles de estructura de las proteínas.
La composición química de las proteínas depende de qué aminoácidos se utilicen en la construcción de la proteína. La estructura principal de una proteína es la secuencia de aminoácidos, pero las proteínas también tienen otros niveles de estructura.
Diferentes estructuras de proteínas
La estructura secundaria es el enlace de hidrógeno que se produce entre los aminoácidos. El enlace de hidrógeno produce dos estructuras secundarias principales, hélices alfa y láminas plisadas beta. La estructura terciaria de la proteína es la forma tridimensional. Las hélices alfa y las hojas plisadas beta se pliegan sobre sí mismas y crean una estructura tridimensional. Esta es la estructura terciaria. Algunas proteínas también tienen estructura cuaternaria si tienen subunidades. Una subunidad es una cadena polipeptídica separada que trabaja junto con cadenas polipeptídicas adicionales y forma una proteína completa. La organización de estas subunidades es la estructura cuaternaria de algunas proteínas.
¿Qué determina la estructura y función de una proteína?
La función de una proteína está determinada por su forma tridimensional. Por ejemplo, existen proteínas que tienen forma de barriles que permiten el paso de materiales a través de la membrana plasmática, llamadas proteínas de canal. Otras proteínas son enzimas y catalizan reacciones químicas y, por lo tanto, son globulares con pequeñas bolsas para que tenga lugar la reacción. La forma tridimensional de una proteína está determinada por la estructura primaria o la secuencia de aminoácidos. Qué aminoácidos y dónde se colocan determinan los niveles superiores de estructura, como si se formarán hélices alfa o láminas plegadas beta, y cuál será la estructura terciaria o tridimensional de una proteína.
Definición de dominio proteico
Un dominio de proteína es una parte estructural de una proteína que se pliega de forma independiente y tiene una función específica en la proteína. Muchas proteínas comparten dominios similares y, por lo tanto, tienen funciones similares. Por ejemplo, la homología 3 de Src es un tipo de dominio de proteína que está involucrado en la interacción proteína a proteína. Por tanto, cualquier proteína que interactúe con otras proteínas puede tener este dominio específico.
Estructura primaria de los aminoácidos
Todos los aminoácidos tienen un carbono central unido a un átomo de hidrógeno, un grupo amino, un grupo carboxilo y un grupo variable, llamado grupo R. El grupo R da a los aminoácidos y, por lo tanto, a las proteínas su estructura y función únicas. Los grupos R pueden ser cadenas de átomos de carbono, estructuras de anillo o incluir otros elementos como azufre y nitrógeno.
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Resumen de la lección
La secuencia primaria de una proteína es el orden de los aminoácidos en la cadena polipeptídica. La estructura primaria está codificada en el ADN de los organismos y se puede leer a través de la síntesis de proteínas. Durante la síntesis de proteínas, el ADN se copia en ARN mensajero (ARNm). A continuación, durante la traducción, los ribosomas leen el ARNm y utilizan la síntesis de deshidratación para unir los aminoácidos correctos. La cadena polipeptídica se crea desde el término N al término C y se modifica adicionalmente mediante la modificación postraduccional, que se convierte en parte de la secuencia primaria.
También hay niveles adicionales de estructura en las proteínas:
- Estructura primaria: la secuencia lineal de aminoácidos.
- Estructura secundaria: enlace de hidrógeno que permite que la cadena polipeptídica forme hélices alfa u hojas plegadas beta.
- Estructura terciaria: la forma tridimensional de una proteína.
- Estructura cuaternaria: la forma de las subunidades que trabajan juntas en una proteína.
Las proteínas pueden tener dominios o partes estructurales específicas que tienen funciones específicas. Las proteínas con la misma función tienden a tener dominios similares, como los dominios para las interacciones proteína-proteína.