Ejercicio resuelto de Proteínas · Biología · La Rioja · 2025

Las proteínas son moléculas que podemos denominar como «organizadas», es decir, tienen una estructura característica, específica y ordenada.

a) Explique las estructuras que pueden tener las proteínas que las hacen estar «organizadas». [0,8 puntos]

b) ¿Qué relación existe entre estas estructuras y su función específica? [0,2 puntos]

$\textbf{a) Explique las estructuras que pueden tener las proteínas que las hacen estar «organizadas». [0,8 puntos]}$

Una proteína no es una cadena de aminoácidos dispuesta al azar: se pliega siempre de la misma manera, y ese plegamiento se describe en cuatro niveles estructurales sucesivos, cada uno de los cuales se apoya en el anterior.



La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos y ordenados desde el extremo amino terminal hasta el carboxilo terminal. Está determinada directamente por la secuencia de nucleótidos del gen y es el único nivel que se mantiene con enlaces covalentes fuertes; de ella dependen todos los demás.

La estructura secundaria es la disposición que adopta la cadena en el espacio de manera local, por plegamiento regular y repetitivo, y se debe a los puentes de hidrógeno entre los grupos $-CO-$ y $-NH-$ del propio esqueleto peptídico. Las dos formas principales son la $\alpha$-hélice, en la que la cadena se enrolla en espiral, y la lámina u hoja $\beta$ plegada, en la que varios tramos se disponen en paralelo o en antiparalelo formando un zigzag. Un caso particular es la hélice de colágeno.

La estructura terciaria es el plegamiento tridimensional de toda la cadena sobre sí misma, y es la que da a la proteína su forma definitiva y su actividad. Se mantiene por enlaces débiles entre las cadenas laterales de aminoácidos alejados en la secuencia —puentes de hidrógeno, interacciones iónicas, fuerzas de Van der Waals y, sobre todo, interacciones hidrofóbicas, que recogen los restos apolares hacia el interior— y, además, por los puentes disulfuro entre cisteínas, que sí son covalentes. Según su forma se distinguen las proteínas fibrosas, alargadas e insolubles, y las globulares, compactas y solubles.

La estructura cuaternaria solo la tienen las proteínas formadas por más de una cadena polipeptídica, y consiste en la manera en que esas subunidades, o protómeros, se asocian entre sí mediante los mismos enlaces débiles. La hemoglobina, con cuatro subunidades, es el ejemplo clásico.

$\textbf{b) ¿Qué relación existe entre estas estructuras y su función específica? [0,2 puntos]}$

La relación es de dependencia total: la función de una proteína depende de su conformación, y esta depende en último término de la estructura primaria.

Una enzima reconoce a su sustrato porque el centro activo tiene una forma y una distribución de cargas complementarias de él, y esa forma la genera el plegamiento terciario. Lo mismo vale para un receptor y su ligando, para un anticuerpo y su antígeno o para el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

De ahí dos consecuencias. La primera es que un cambio de un solo aminoácido en la estructura primaria puede alterar el plegamiento y anular la función, como ocurre en la anemia falciforme. La segunda es que si la proteína se desnaturaliza —por calor, por pH extremo o por agentes químicos— pierde las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, conserva la primaria y pierde con ellas su actividad biológica.