Las proteínas son una de las moléculas orgánicas más abundantes en los sistemas vivos y tienen una gama increíblemente diversa de funciones. Las proteínas se utilizan para:
- Construir estructuras dentro de la célula (como el citoesqueleto)
- Regular la producción de otras proteínas mediante el control de la síntesis de proteínas
- Deslizarse a lo largo del citoesqueleto para causar contracción muscular
- Transportar moléculas a través de la membrana celular
- Acelerar las reacciones químicas (enzimas)
- Actuar como toxinas
Cada célula en un sistema vivo puede contener miles de proteínas diferentes, cada una con una función única. Sus estructuras, al igual que sus funciones, varían mucho. Sin embargo, todos son polímeros de aminoácidos, dispuestos en una secuencia lineal (Figura 1).
Las funciones de las proteínas son muy diversas porque se componen de 20 aminoácidos químicamente distintos que forman cadenas largas, y los aminoácidos pueden estar en cualquier orden. La función de la proteína depende de la forma de la proteína. La forma de una proteína está determinada por el orden de los aminoácidos. Las proteínas a menudo tienen cientos de aminoácidos de largo y pueden tener formas muy complejas porque hay muchos pedidos posibles de los 20 aminoácidos.
Contrariamente a lo que se puede creer, las proteínas no se utilizan típicamente como fuente de energía por las células. Las proteínas de su dieta se descomponen en aminoácidos individuales que son reensamblados por sus ribosomas en proteínas que sus células necesitan. Los ribosomas no producen energía.
La información para producir una proteína está codificada en el ADN de la célula. Cuando se produce una proteína, se hace una copia del ADN (llamada ARNm) y esta copia se transporta a un ribosoma. Los ribosomas leen la información en el ARNm y usan esa información para ensamblar aminoácidos en una proteína. Si la proteína se va a utilizar dentro del citoplasma de la célula, el ribosoma que crea la proteína flotará libremente en el citoplasma. Si la proteína va a ser dirigida al lisosoma, se convertirá en un componente de la membrana plasmática o se secretará fuera de la célula, la proteína será sintetizada por un ribosoma ubicado en el retículo endoplásmico rugoso (RER). Después de ser sintetizada, la proteína se transportará en una vesícula desde el RER hasta la cara cis del Golgi (el lado que mira hacia el interior de la célula). A medida que la proteína se mueve a través del Golgi, se puede modificar. Una vez que se ha completado la proteína modificada final, sale del Golgi en una vesícula que brota de la cara trans. A partir de ahí, la vesícula se puede dirigir a un lisosoma o a la membrana plasmática. Si la vesícula se fusiona con la membrana plasmática, la proteína se convertirá en parte de la membrana o será expulsada de la célula.
Insulina
La insulina es una hormona proteica producida por células específicas dentro del páncreas llamadas células beta. Cuando las células beta detectan que los niveles de glucosa (azúcar) en el torrente sanguíneo son altos, producen proteína de insulina y la secretan fuera de las células hacia el torrente sanguíneo. La insulina indica a las células que absorban el azúcar del torrente sanguíneo. Las células no pueden absorber el azúcar sin insulina. La proteína de insulina se produce primero como una cadena inmadura e inactiva de aminoácidos (preproinsulina, ver Figura 4). Contiene una secuencia de señales que apunta a la proteína inmadura al retículo endoplásmico rugoso, donde se pliega en la forma correcta. La secuencia de destino se corta de la cadena de aminoácidos para formar proinsulina. Esta proteína recortada y doblada se envía al Golgi dentro de una vesícula. En el Golgi, se recortan más aminoácidos (cadena C) de la proteína para producir la insulina madura final. La insulina madura se almacena dentro de vesículas especiales hasta que se recibe una señal para que se libere en el torrente sanguíneo.
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