Estructura i Propietats de les Proteïnes i Aminoàcids

Què són les proteïnes i els aminoàcids?

Una proteïna és un polímer d'aminoàcids. Aquests són compostos orgànics de baix pes molecular que es caracteritzen pel fet de tenir un grup carboxil (-COOH) i un grup amino (-NH₂). Els aminoàcids que constitueixen les proteïnes són aminoàcids primaris que presenten ambdós grups units al mateix carboni alfa (carboni α). Aquells que l'organisme no pot sintetitzar per si mateix s'anomenen aminoàcids essencials.

Propietats dels aminoàcids

Propietats físiques

Són compostos sòlids, cristal·lins, amb un punt de fusió elevat i solubles en aigua (H₂O). Com que presenten el carboni alfa asimètric, tenen activitat òptica: si desvien el pla de la llum polaritzada cap a la dreta s'anomenen dextrogirs, i si el desvien cap a l'esquerra, levogirs. A més, tenen configuració D i L, les quals són independents de l'activitat òptica.

Propietats químiques

En dissolució aquosa, es comporten simultàniament com a àcids i com a bases, manifestant un comportament amfòter. En un medi àcid, el grup carboxil capta protons i deixa de comportar-se com un àcid. Aquest mecanisme permet mantenir constant el pH del medi (efecte tampó o amortidor). El valor de pH en el qual la càrrega neta de la molècula és neutra s'anomena punt isoelèctric.

Classificació dels aminoàcids

• Aminoàcids no polars o hidrofòbics: el radical és una cadena hidrocarbonada.
• Aminoàcids polars sense càrrega: el radical presenta grups que formen enllaços d'hidrogen.
• Aminoàcids polars amb càrrega negativa o àcids: el radical conté un grup àcid (com l'àcid aspàrtic).
• Aminoàcids polars amb càrrega positiva o bàsics: el radical presenta un grup bàsic (com la lisina).

L'enllaç peptídic

L'enllaç peptídic és la unió que s'estableix entre aminoàcids. Les cadenes que formen s'anomenen pèptids:

• Quan en són 2, la cadena s'anomena dipèptid.
• Quan en són 3, tripèptid.
• Si en conté fins a 10, oligopèptid.
• Si en té més de 10, polipèptid.

Es tracta d'un enllaç covalent que s'estableix entre el grup carboxil d'un aminoàcid i el grup amino del següent, alliberant una molècula d'aigua (H₂O). Aquest enllaç té un comportament similar al d'un doble enllaç, ja que presenta una certa rigidesa que immobilitza els àtoms en un mateix pla.

Estructura de les proteïnes

Una proteïna és un polipèptid constituït per més de 50 aminoàcids i té un pes molecular igual o superior a 5.000 daltons. Estan constituïdes principalment per carboni, hidrogen, oxigen i nitrogen, i sovint contenen sofre. Presenten quatre nivells d'organització estructural:

Estructura primària

És la seqüència d'aminoàcids de la proteïna; indica quins aminoàcids la constitueixen i en quin ordre s'han unit. El primer aminoàcid es reconeix perquè té un grup amino lliure (extrem N-terminal o -NH₂ inicial), i l'últim perquè presenta un grup carboxil lliure (extrem C-terminal o -COOH final).

Estructura secundària

És la disposició en l'espai de l'estructura primària. Aquest tipus d'estructura depèn dels enllaços d'hidrogen (que depenen dels aminoàcids que la formen) i de les condicions de tensió i temperatura. Se'n coneixen principalment tres tipus:

• Hèlix alfa (α-hèlix): l'estructura primària s'enrotlla helicoidalment sobre si mateixa a causa de la formació d'enllaços d'hidrogen entre el grup -CO d'un aminoàcid i l'hidrogen del grup -NH del quart aminoàcid següent.
• Hèlix de col·lagen: disposició en hèlix especial on abunden aminoàcids com la prolina i la hidroxiprolina.
• Conformació beta (conformació β): els aminoàcids no formen una hèlix sinó una cadena estesa a causa de la manca d'enllaços d'hidrogen entre aminoàcids pròxims, donant lloc a una làmina plegada.