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NIVELES ESTRUCTURALES O CONFORMACIONALES Podemos distinguir cuatro niveles de estructuración en las proteínas:    

Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria Estructura cuaternaria

Estructura primaria La estructura primaria de una proteína es su secuencia de aminoácidos, es decir, vendría especificada por los aminoácidos que la forman y el orden de colocación de los mismos a lo largo de la cadena polipeptídica. La secuencia de aminoácidos de una proteína se escribe empezando por el extremo amino terminal y finalizando por el carboxi-terminal. Los estudios realizados acerca de la estructura primaria de proteínas procedentes de diferentes especies de seres vivos revelan que aquellas proteínas que desempeñan funciones similares en diferentes especies tienen secuencias de aminoácidos parecidas entre sí. Por otra parte, se ha comprobado que cuanto más emparentadas evolutivamente estén dos especies mayor es el grado de similitud entre las secuencias de aminoácidos de sus proteínas homólogas. Estos datos sugieren que debe existir algún tipo de relación entre la secuencia de aminoácidos y la función de las proteínas. Estructura secundaria La estructura secundaria de las proteínas es el plegamiento que la cadena polipeptídica adopta gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. Los puentes de hidrógeno se establecen entre los grupos -CO- y -NH- del enlace peptídico (el primero como aceptor de H, y el segundo como donador de H). De esta forma, la cadena polipeptídica es capaz de adoptar conformaciones de menor energía libre, y por tanto, más estables.  Hélice alfa: En esta estructura la cadena. Esta estructura se mantiene gracias a los enlaces de hidrógeno intracatenarios formados entre el grupo -NH de un enlace peptídico y el grupo -C=O del cuarto aminoácido que le sigue.  Hoja beta: Cuando la cadena principal de un polipéptido se estira al máximo que permiten sus enlaces covalentes se adopta una configuración espacial denominada estructura β, que suele representarse como una flecha. Cuando las estructuras β tienen el mismo sentido, la hoja β resultante es paralela, y si las estructuras β tienen sentidos opuestos, la hoja plegada resultante es antiparalela.  Hélice de colágeno: Es una variedad particular de la estructura secundaria, característica del colágeno. El colágeno es una importante proteína fibrosa presente en tendones y tejido conectivo con función estructural ya que es particularmente rígida. Presenta una secuencia

típica compuesta por la repetición periódica de grupos de tres aminoácidos. El primer aminoácido de cada grupo es Gly, y los otros dos son Pro (o hidroxiprolina) y un aminoácido cualquiera: -(G-P-X)-.

Estructura terciaria Se llama estructura terciaria a la disposición tridimensional de todos los átomos que componen la proteína, concepto equiparable al de conformación absoluta en otras moléculas. La estructura terciaria de una proteína es la responsable directa de sus propiedades biológicas, ya que la disposición espacial de los distintos grupos funcionales determina su interacción con los diversos ligandos. Para las proteínas que constan de una sola cadena polipeptídica (carecen de estructura cuaternaria), la estructura terciaria es la máxima información estructural que se puede obtener. Se distinguen dos tipos de estructura terciaria: 

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Proteínas con estructura terciaria de tipo fibroso en las que una de las dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Son ejemplos el colágeno, la queratina del cabello o la fibroína de la seda. En este caso, los elementos de estructura secundaria (hélices a u hojas b) pueden mantener su ordenamiento sin recurrir a grandes modificaciones, tan sólo introduciendo ligeras torsiones longitudinales, como en las hebras de una cuerda. Proteínas con estructura terciaria de tipo globular, más frecuentes, en las que no existe una dimensión que predomine sobre las demás, y su forma es aproximadamente esférica. En este tipo de estructuras se suceden regiones con estructuras al azar, hélice a hoja b, acodamientos y estructuras supersecundarias.

Estructura cuaternaria Cuando una proteína consta de más de una cadena polipeptídica, es decir, cuando se trata de una proteína oligomérica, decimos que tiene estructura cuaternaria. La estructura cuaternaria debe considerar:  

El número y la naturaleza de las distintas subunidades o monómeros que integran el oligómero La forma en que se asocian en el espacio para dar lugar al oligómero.

La estructura cuaternaria deriva de la conjunción de varias cadenas peptídicas que, asociadas, conforman un multímero, que posee propiedades distintas a la de sus monómeros componentes. Dichas subunidades se asocian entre sí mediante interacciones no covalentes, como pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos. Para el caso de una proteína

constituida por dos monómeros, un dímero, éste puede ser un homodímero, si los monómeros constituyentes son iguales, o un heterodímero, si no lo son. En cuanto a uniones covalentes, también pueden existir uniones tipo puente disulfuro entre residuos de cisteína situados en cadenas distintas.

PLEGAMIENTO. CONTROL DE PLEGAMIENTO Láminas plegadas o láminas beta: -Son regiones de proteínas que se asocian entre sí, estableciendo uniones mediante enlaces de hidrogeno intercatenario (entre distintas cadenas. Todos los enlaces peptídicos participan en estos enlaces cruzados, brindándole así gran estabilidad a la estructura. La forma beta es una conformación simple formada por dos o más cadenas polipeptídicas paralelas (que corren en el mismo sentido) o antíparales (que corren en direcciones opuestas) y se asocian estrechamente por medio de puentes de hidrogeno y diversos arreglos entre los radicales libres de aminoácidos, poseen una estructura similar a la de un acordeón. Control de plegamientos: El plegamiento de proteínas es el proceso por el que una proteína alcanza su estructura tridimensional. La función biológica de una proteína depende de su correcto plegamiento. Si una proteína no se pliega correctamente será no funcional y, por lo tanto, no será capaz de cumplir su función biológica. El proceso inverso es conocido como desnaturalización de proteínas. Una proteína desnaturalizada no es más que una cadena de aminoácidos sin una estructura tridimensional definida ni estable. A menudo, las proteínas desnaturalizadas pierden su solubilidad y precipitan. En algunos casos los procesos de plegamiento y desnaturalización son reversibles, aunque en otros no. Hasta el momento se cree que la estructura primaria de una proteína induce a establecer las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias ya que el ADN no sólo determinaría la estructura primaria sino también los niveles superiores de estructura. Sin embargo, la actividad biológica de la proteína depende en gran medida de su estructura terciaria específica mantenida por los enlaces mencionados anteriormente, de tal manera que cuando una proteína se somete a:

-Calor -Determinadas sustancias químicas -Cambios bruscos de pH, etc.

AMILOIDES. MODELOS MOLECULARES. AMILOIDOSIS

AMILOIDE Una proteína fibrosa compleja que está compuesta por proteínas acumuladas en una estructura específica similar a una hoja plegada. Esta estructura fibrilar se ha encontrado como un modelo alternativo de plegado para una variedad de proteínas funcionales. Los depósitos de amiloide en forma de placas de amiloide se asocian con una variedad de enfermedades degenerativas. La estructura amiloide también se ha encontrado en un número de proteínas funcionales que no están relacionados con enfermedades. MODELOS MOLECULARES El modelado molecular o simulación molecular es un término general que engloba métodos teóricos y técnicas computacionales para modelar, imitar y predecir el comportamiento de las moléculas. Las técnicas y métodos utilizados se encuentran en un amplio rango de campos de la física (termodinámica, mecánica clásica, mecánica estadística, mecánica cuántica, física matemática y ciencia de materiales), la química computacional y la bioquímica para el estudio de sistemas moleculares que abarcan desde pequeños sistemas químicos a grandes moléculas biológicas y materiales cristalinos. TIPOS DE MODELOS MOLECULRES Alambre. Se muestran sólo los enlaces, como líneas delgadas. Varillas. Se muestran sólo los enlaces, como líneas gruesas. Este modelo es adecuado para ver la estructura de moléculas grandes. Bolas y varillas. Los enlaces son varillas y los átomos pequeñas esferas. No refleja ni el tamaño ni la forma real de la molécula, pero permite distinguir claramente los diferentes átomos y enlaces. Esferas (esferas CPK). Se representan todos los átomos como esferas sólidas con sus radios de van der Waals (es lo más semejante al volumen real ocupado por el átomo). Muestra el tamaño y la forma reales de la molécula pero dificulta la percepción de su estructura. Esqueleto. Representa el esqueleto del polipéptido como una serie de varillas que conectan los carbonos alfa consecutivos de cada aminoácido en una cadena (en ácidos nucleicos, se conectan los átomos de fósforo).

Trazo. Es similar al esqueleto, pero suavizado, sin ángulos (un cordón curvilíneo). Cintas lisas. Visualiza la proteína o ácido nucleico como una superficie de "cintas" densa y lisa que recorre el esqueleto polipeptídico o polinucleotídico de la molécula. Esquemático. Extiende la representación de cintas para permitir mostrar la representación de Richardson (MolScript). Es similar al modelo de cintas pero muestra mediante puntas de flecha la orientación de las cadenas en hebras y hélices, y los tramos sin estructura secundaria son cordones en lugar de cintas

Cintas en filamentos. Visualiza la proteína o ácido nucleico como una "cinta" que recorre el esqueleto polipeptídico o polinucleotídico, pero la cinta está compuesta de una serie de filamentos (por defecto, cinco) que corren paralelos entre sí. Bloques. Cada tramo de hélice alfa se muestra como un cilindro con punta (un “cohete”) y cada tramo de hebra beta, como una flecha gruesa, recta y plana. AMILOIDOSIS Amiloidosis es un término genérico, utilizado para hacer referencia a un grupo de enfermedades de etiología diversa y pronóstico y tratamiento variables, con una característica común: todas ellas están causadas por el depósito extracelular de un material, denominado material amiloide. Este material, de naturaleza proteica, insoluble y resistente a la proteólisis, fue bautizado por Virchow debido a su afinidad por colorantes yodados, similar a la del almidón. Los signos y síntomas de la amiloidosis pueden comprender:          

Hinchazón de los tobillos y las piernas Fatiga y debilidad intensas Dificultad para respirar Entumecimiento, hormigueo o dolor en las manos o los pies, en especial, dolor en la muñeca (síndrome del túnel carpiano) Diarrea, posiblemente con sangre, o estreñimiento Adelgazamiento involuntario significativo Lengua agrandada Cambios en la piel, como engrosamiento o hematomas que aparecen con facilidad, y manchas purpúreas alrededor de los ojos Latidos del corazón irregulares Dificultad para tragar

Cuándo consultar al médico: Consulta con el médico si persiste alguno de los signos o síntomas asociados a la amiloidosis.

Causas: En general, la amiloidosis es provocada por la acumulación de una proteína anormal llamada «amiloide». El amiloide es una proteína que se produce en la médula ósea y puede depositarse en cualquier tejido u órgano. La causa específica de tu enfermedad depende del tipo de amiloidosis que padezcas.

Existen varios tipos de amiloidosis, entre ellos: La amiloidosis AL (amiloidosis de cadena ligera de inmunoglobulina) es el tipo más frecuente y puede afectar el corazón, los riñones, la piel, los nervios y el hígado. Anteriormente conocida como «amiloidosis primaria», la amiloidosis AL se presenta cuando la médula ósea produce anticuerpos anormales que no se pueden descomponer. Los anticuerpos se depositan en los tejidos como amiloide, lo cual interfiere en el funcionamiento normal. La amiloidosis AA afecta, principalmente, a los riñones, pero, algunas veces, se ve afectado el tubo digestivo, el hígado o el corazón. Anteriormente se la conocía como «amiloidosis secundaria». Aparece junto con enfermedades inflamatorias o infecciosas crónicas, como la artritis reumatoide o la enfermedad intestinal inflamatoria. La amiloidosis hereditaria es un trastorno hereditario que suele afectar el hígado, los nervios, el corazón y los riñones. Hay muchos tipos de anomalías genéticas presentes al momento del nacimiento que están relacionadas con un mayor riesgo de padecer enfermedades de amiloides. El tipo y la ubicación de la anomalía del gen amiloide pueden influir en el riesgo de presentar ciertas complicaciones, la edad en la cual comienzan a aparecer los síntomas y la manera en la que la enfermedad avanza con el paso del tiempo. La amiloidosis relacionada con la diálisis se manifiesta cuando las proteínas de la sangre se depositan en las articulaciones y en los tendones, lo que provoca dolor, rigidez y presencia de líquido en las articulaciones, así como el síndrome del túnel carpiano. Este tipo, generalmente, afecta a las personas que se someten a diálisis a largo plazo. Factores de riesgo: Cualquier persona puede padecer amiloidosis. Algunos de los factores que pueden aumentar el riesgo de padecerla son: 

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Edad. La mayoría de las personas a las que les diagnostican amiloidosis AL, el tipo más frecuente, tienen entre 60 y 70 años, aunque también puede aparecer antes. Sexo. Aproximadamente el 70 por ciento de las personas con amiloidosis AL son hombres. Otras enfermedades. Tener una enfermedad infecciosa o inflamatoria crónica aumenta el riesgo de padecer amiloidosis AA.

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Antecedentes familiares. Algunos tipos de amiloidosis son hereditarios. Diálisis renal. La diálisis no siempre puede eliminar las proteínas grandes de la sangre. Si te estás haciendo diálisis, pueden acumularse proteínas anormales en tu sangre y, con el tiempo, depositarse en el tejido. Esta afección es menos frecuente con las técnicas de diálisis modernas. Raza. Las personas de ascendencia africana parecen correr un mayor riesgo de portar una mutación genética asociada al tipo de amiloidosis que puede dañar el corazón.

Complicaciones: Las posibles complicaciones de la amiloidosis dependen de los órganos que los depósitos de amiloide afectan. La amiloidosis puede dañar de gravedad: 

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Los riñones. Los depósitos de amiloide pueden dañar el sistema de filtración de los riñones, lo cual hace que las proteínas pasen de la sangre a la orina. La capacidad de los riñones para eliminar los desechos del organismo se ve reducida, lo cual puede provocar insuficiencia renal con el tiempo. El corazón. Los depósitos de amiloide reducen la capacidad del corazón de llenarse de sangre entre latidos. Se bombea menos sangre con cada latido, por lo que es posible que tengas dificultad para respirar. Si la amiloidosis afecta al sistema eléctrico del corazón, se puede alterar el ritmo cardíaco. El sistema nervioso. Es posible que tengas dolor, entumecimiento u hormigueo en los dedos de la mano, o entumecimiento, falta de sensibilidad o sensación de ardor en los dedos o en las plantas de los pies. Si el amiloide afecta los nervios que controlan la función de la vejiga, es posible que tengas períodos alternados de estreñimiento y de diarrea.

Si la enfermedad afecta los nervios que controlan la presión arterial, es posible que tengas mareos o sensación de desmayo cuando te pones de pie demasiado rápido. Los signos y síntomas de la amiloidosis pueden comprender:          

Hinchazón de los tobillos y las piernas Fatiga y debilidad intensas Dificultad para respirar Entumecimiento, hormigueo o dolor en las manos o los pies, en especial, dolor en la muñeca (síndrome del túnel carpiano) Diarrea, posiblemente con sangre, o estreñimiento Adelgazamiento involuntario significativo Lengua agrandada Cambios en la piel, como engrosamiento o hematomas que aparecen con facilidad, y manchas purpúreas alrededor de los ojos Latidos del corazón irregulares Dificultad para tragar

CONCLUSIONES  Los aminoácidos se clasifican según el tipo de cadena lateral en: aminoácidos alifáticos, aminoácidos azufrados y aminoácidos hidroxilados. Por otro lados las proteínas se pueden clasificar, según su función biológica en: estructurales, reguladoras, motoras, transportadoras, enzimáticas, de reserva y inmunológicas; y según el criterio químico, pueden ser: proteínas simples (holoproteinas) y proteínas conjugadas (heteroproteinas).  Las proteínas son importantes para producir enzimas, glóbulos rojos y anticuerpos. Toda la energía se produce por medio de enzimas, por lo que el cansancio y la fatiga pueden ser consecuencia de deficiencias en el consumo de proteínas. Además que cumplen funciones como: ser componentes de casi todas las estructuras celulares, regular la expresión del mensaje genético y participar activamente en el metabolismo.  Dentro de los niveles estructurales de las proteínas, pudimos encontrar: estructura primaria (simplemente es el orden de sus aminoácidos), la estructura secundaria (la que adopta espacialmente), la estructura terciaria (estructura plegada y completa en tres dimensiones de cadena polipeptidica) y la estructura cuaternaria (presente exclusivamente si hay una cadena polipeptidica).  El correcto plegamiento de las proteínas requiere un entorno altamente controlado de sustratos que incluye glucosa para mantener los requerimientos energéticos del funcionamiento de las chaperonas moleculares. RESUMEN Los aminoácidos son biomoleculas formadas con C, H, O y S. Se pueden clasificar según el tipo de cadena lateral en: aminoácidos alifáticos, aminoácidos azufrados, aminoácidos hidroxilados. Además se pueden clasificar según las propiedades de la cadena lateral en: neutros polares (serina, treonina), neutros no polares (valina, leucina), con carga negativa o ácidos (ácido aspártico, acido glutámico), con carga positiva o básicos (lisina, arginina) y aromáticos (fenilalanina, tirosina). Y también pueden clasificarse según la capacidad de síntesis del organismo en: esenciales y no esenciales. Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos que están unidos por un tipo de enlaces llamados enlaces peptídicos. Todas las proteínas están compuestas por carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y la mayoría contiene además azufre y fosforo. Las proteínas son aproximadamente la mitad del peso de los tejidos del organismo. Estas se clasifican según su forma y su solubilidad en tres grupos: proteínas fibrosas, proteínas globulares y proteínas de

membrana. Además las proteínas cumplen las siguientes funciones en nuestro organismo: defensiva, reguladora, enzimática, homeostática y estructural. Los niveles estructurales de las proteínas son: estructura primaria, la cual es simplemente el orden de sus aminoácidos; la estructura secundaria, es la que adopta espacialmente, un tipo de estructura secundaria son as laminas beta; la estructura terciaria, es la estructura plegada y completa en tres dimensiones de la cadena polipeptidica; y por último la estructura cuaternaria, la cual solo está presente si hay una cadena polipeptidica. El ER es capaz de reconocer proteínas mal plegadas sin causar la interrupción del funcionamiento del ER. Cuando hay un incorrecto plegamiento de una proteína, dicha proteína es reconocida como una posible amenaza para el propio funcionamiento del ER, ya que estas pueden agregar y acumularse. Por otro lado el correcto plegamiento de las proteínas requiere un entorno altamente controlado de sustratos que incluye glucosa para mantener los requerimientos energéticos del funcionamiento de las chaperonas moleculares; el calcio, que es almacenado junto con las chaperonas moleculares residente y; un tampón redox que mantiene un entorno oxidante requerido para la formación de enlaces disulfuro.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

LUQUE Guillén, Victoria. Estructura y propiedades de las proteínas [en línea]. Valencia: Universidad de Valencia, 2007 [fecha de consulta: 3 de junio 2018]. Disponible en: https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/proteinas_09.pdf

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PORTO Andión Alejandro. Proteínas [en línea]. Provincia de la Coruña: IES María Casares Oleiros [fecha de consulta: 3 de junio 2018]. Disponible en: http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema08.pdf