Ejercicio resuelto de Proteínas · Biología · Galicia · 2023

PREGUNTA 2. LA BASE MOLECULAR Y FISÍCOQUÍMICA DE LA VIDA
En la figura 1 se muestra una molécula presente en las membranas celulares y constituída por la unión de otras dos.



A) ¿Cuál es el nombre de la molécula en su conjunto? ¿Qué moléculas la constituyen, representadas con los números 1 y 2?
B) Esas moléculas están formadas por unidades indicadas con las letras A y B ¿de qué moléculas se trata? ¿Mediante qué enlaces están unidas cada una de ellas? Cite dos propiedades de cada una.
C) ¿Qué conformación tridimensional presenta la molécula 1? ¿Cómo se mantiene estable?
D) Teniendo en cuenta la solubilidad de la molécula 2, ¿estará dispuesta entre las zonas apolares de los fosfolípidos de la membrana u orientada cara al exterior de la célula?

$\textbf{A) ¿Cuál es el nombre de la molécula en su conjunto? ¿Qué moléculas la constituyen, representadas con los números 1 y 2?}$

La molécula en su conjunto es una glucoproteína, es decir, una heteroproteína cuyo grupo prostético es un glúcido. Al estar en la membrana celular, se trata de una glucoproteína de membrana.

La molécula 1 es la fracción proteica: una cadena polipeptídica plegada, con su extremo amino terminal y su extremo carboxilo terminal marcados en la figura.

La molécula 2 es la fracción glucídica: un oligosacárido ramificado, formado por unas pocas unidades de monosacárido.

$\textbf{B) Esas moléculas están formadas por unidades indicadas con las letras A y B, ¿de qué moléculas se trata? ¿Mediante qué enlaces están unidas cada una de ellas? Cite dos propiedades de cada una.}$

La letra A señala un aminoácido, en concreto la asparagina, que es el punto por el que la cadena proteica se une al oligosacárido. La letra B señala un monosacárido, una de las unidades del oligosacárido.

En cuanto a los enlaces, los aminoácidos se unen entre sí por enlaces peptídicos, entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del siguiente, con pérdida de una molécula de agua. Los monosacáridos se unen entre sí por enlaces O-glucosídicos, entre los grupos hidroxilo de dos de ellos, también con pérdida de agua. Y la unión entre las dos fracciones, la proteica y la glucídica, es en este caso un enlace N-glucosídico entre el nitrógeno del radical de la asparagina y el carbono anomérico del primer monosacárido.

Dos propiedades de los aminoácidos: son moléculas anfóteras, porque tienen a la vez un grupo ácido y uno básico, y por eso en disolución acuosa se comportan como iones dipolares y actúan de tampón; y presentan actividad óptica, ya que salvo la glicina todos tienen al menos un carbono asimétrico, el carbono alfa, y desvían el plano de la luz polarizada.

Dos propiedades de los monosacáridos: son sólidos cristalinos, blancos, de sabor dulce y muy solubles en agua, por sus numerosos grupos hidroxilo; y tienen poder reductor, ya que su grupo carbonilo libre puede oxidarse, en lo que se basan las pruebas de Fehling y de Benedict.

$\textbf{C) ¿Qué conformación tridimensional presenta la molécula 1? ¿Cómo se mantiene estable?}$

La molécula 1 presenta estructura terciaria, y del tipo globular: la cadena aparece plegada sobre sí misma de forma compacta y aproximadamente esférica, no extendida en fibras.

Esa conformación se mantiene estable gracias a los enlaces que se establecen entre los radicales de aminoácidos que quedan próximos al plegarse la cadena, aunque estén lejos en la secuencia. Son cinco tipos: los puentes disulfuro, que son covalentes y los más fuertes, entre dos cisteínas; los enlaces iónicos, entre radicales con cargas opuestas; los puentes de hidrógeno entre radicales polares; las interacciones hidrofóbicas, que agrupan en el interior los radicales apolares para huir del agua; y las fuerzas de Van der Waals.

Salvo los puentes disulfuro, todos son enlaces débiles, y precisamente por eso el calor o los cambios de pH pueden romperlos y desnaturalizar la proteína.

$\textbf{D) Teniendo en cuenta la solubilidad de la molécula 2, ¿estará dispuesta entre las zonas apolares de los fosfolípidos de la membrana u orientada cara al exterior de la célula?}$

Estará orientada hacia el exterior de la célula.

El razonamiento es de solubilidad. El oligosacárido tiene numerosos grupos hidroxilo, que son polares y forman puentes de hidrógeno con el agua: es, por tanto, una molécula marcadamente hidrófila. La región interior de la membrana, en cambio, está ocupada por las colas hidrocarbonadas de los fosfolípidos, que son apolares e hidrófobas. Una molécula tan polar no puede alojarse ahí: sería termodinámicamente muy desfavorable.

Por eso los oligosacáridos de las glucoproteínas y de los glucolípidos se sitúan siempre en la cara externa de la membrana, en contacto con el medio extracelular acuoso, y nunca en la interna. El conjunto de esas cadenas glucídicas forma el glucocálix.

Esa disposición asimétrica no es un detalle menor: es lo que permite que el glucocálix desempeñe sus funciones de reconocimiento celular, de recepción de señales y de identificación de la célula como propia o extraña, ya que todas ellas exigen que las cadenas queden expuestas hacia fuera.