Las proteínas son esenciales para la vida y desempeñan un papel fundamental en todos los aspectos de la biología. Son moléculas sencillas en las que se manifiesta un comportamiento muy complejo gracias a que son capaces de adquirir formas tridimensionales que reconocen y actúan sobre otras moléculas, realizando casi todos los trabajos que nuestro organismo necesita para vivir.
Cada proteína es un objeto muy bien definido y está formado por muy pocos tipos de átomos distintos (Carbono, oxigeno, nitrógeno, hidrogeno, y a veces también azufre y fosforo). Son objetos flexibles, adaptables y eficaces. Si optáramos por una definición conceptual la mas acertada sería; «son macromoléculas compuestas por cadenas de aminoácidos y la forma en que estos se ensamblan va a determinar el tipo de proteína que se crea».
La identidad de cada proteína estará signada por el tipo de función que realiza. Para entenderlo mejor las vamos a pensar como si fueran los componentes de una fábrica, en la cual todos los integrantes poseen una función específica; funciones que en su conjunto ayudaran a producir determinados productos acabados y listos para distribuir.
En términos identitarios las proteínas se dividen en; estructurales, enzimáticas, de transporte, de defensa, reguladoras y de movimiento.
Las estructurales desempeñan un papel fundamental en la construcción y mantenimiento de la arquitectura física de los organismos vivos. Son esenciales para proporcionar soporte, forma y rigidez a diversas estructuras biológicas.
Las proteínas estructurales realizan tareas de:
- Resistencia y elasticidad; por ejemplo el colágeno que es la proteína estructural más abundante en el cuerpo humano, es fundamental para la integridad de la piel, los huesos, los tendones y los cartílagos.
- Resistencia y protección; por ejemplo la queratina que es una proteína estructural presente en las uñas, el cabello y la capa externa de la piel.
- Soporte y transporte; por ejemplo la tubulina que es una proteína esencial para la formación de los microtúbulos, que son componentes clave del citoesqueleto celular.
En relacion a nuestra analogía, podríamos pensar al colágeno como las vigas y los muelles que aseguran que la fabrica sea resistente y flexible; a la queratina como las paredes y barreras que protegen el interior de elementos externos dañinos. Y a la tubulina como las cintas transportadoras y los andamios que facilitan la estructura y el transporte de materiales.
Las proteínas enzimáticas , por su parte, actúan como catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas en el cuerpo. Y las tareas que realizan son:
- Digestión: las enzimas descomponen los alimentos en nutrientes absorbibles. Por ejemplo, la pepsina y la tripsina descomponen las proteínas en aminoácidos.
- Metabolismo: las enzimas controlan las vías metabólicas que convierten los nutrientes en energía y biomoléculas esenciales.
- Replicación del ADN: Las enzimas como la ADN polimerasa son cruciales para la replicación del ADN durante la división celular.
- Síntesis de Proteínas: Los ribosomas contienen enzimas que catalizan la síntesis de proteínas a partir de información genética.
Podemos entonces pensar la pepsina y la tripsina como las máquinas trituradoras y procesadoras en una fábrica de alimentos que descomponen las materias primas en componentes utilizables. Al control de la vías metabólicas como al área de control y monitoreo que gestionan las líneas de producción y optimizan el uso de recursos en la fábrica. A las enzimas de ADN polimerasa como las impresoras y copiadoras que garantizan que cada sección tenga la información precisa para construir sus productos. Y a los ribosomas como las estaciones de ensamblaje automatizadas que construyen productos a partir de componentes individuales siguiendo planos detallados.
Las proteínas de transporte, facilitan el traslado de sustancias como el oxígeno (hemoglobina) y los lípidos a través del cuerpo. Juegan un papel crucial en el movimiento de sustancias a través de las membranas celulares y en el transporte de moléculas por todo el cuerpo.
Las tareas que realizan son;
- Transporte de Nutrientes: Facilitan la entrada de nutrientes esenciales, como glucosa, aminoácidos y iones, a las células para su uso en el metabolismo.
- Transporte de Desechos: Ayudan a eliminar los desechos y productos de desecho, como urea y dióxido de carbono, desde el interior de las células hacia el exterior del cuerpo.
- Regulación del Equilibrio Electrolítico: Controlan el movimiento de iones como el sodio (Na+), el potasio (K+), el calcio (Ca2+), y otros, lo que es esencial para mantener el equilibrio electrolítico y la excitabilidad celular.
- Transporte de Gases: Facilitan el transporte de oxígeno (hemoglobina) y dióxido de carbono (hemoglobina y bicarbonato) en la sangre.
- Excreción de Toxinas: Contribuyen al proceso de excreción de toxinas y medicamentos a través de las membranas celulares y los tejidos.
El transporte de nutrientes en nuestra fábrica es análogo a las cintas transportadoras y montacargas que entregan materias primas desde los almacenes a las líneas de producción. El de desechos a los sistemas de recolección y eliminación de residuos que mantienen la fábrica limpia y operativa. El de regulación del equilibrio electrolítico, con los sistemas de control climático y presión que aseguran un ambiente optimo dentro de nuestra factoría. Al transporte de gases, lo podríamos pensar como los conductos y sistemas de ventilación que distribuyen aire fresco y eliminan el aire viciado. Y la excreción de toxinas se asemeja a los sistemas de filtrado y purificación que eliminan contaminantes de los materiales de producción.
Las proteínas de Defensa, que incluyen los anticuerpos, son fundamentales para el sistema inmunológico y protegen al cuerpo contra enfermedades. Son también conocidas como proteínas defensivas o inmunoproteínas. Sus tareas son:
- Inmunidad Innata y Adaptativa: En la inmunidad innata, actúan como la primera línea de defensa contra patógenos, mientras que en la inmunidad adaptativa, contribuyen a respuestas más específicas y de largo plazo.
- Anticuerpos (Inmunoglobulinas): Los anticuerpos son proteínas de defensa especializadas que reconocen y se unen a antígenos, como virus y bacterias.
- Complemento: El sistema de complemento es un grupo de proteínas de defensa que colaboran para destruir patógenos. Actúan de diversas maneras, incluyendo la formación de poros en la membrana de las células patógenas y la promoción de la fagocitosis por células inmunitarias.
- Citoquinas: Son proteínas de señalización que regulan la respuesta inmunitaria. Algunas citoquinas estimulan la actividad de las células inmunitarias, mientras que otras pueden tener un efecto supresor para evitar una respuesta inmunitaria excesiva.
- Lisozima: Es una enzima que se encuentra en secreciones como las lágrimas y la saliva. Tiene propiedades antimicrobianas y puede romper las paredes celulares de ciertas bacterias.
- Defensinas: Son proteínas de defensa que atacan directamente a las membranas de los patógenos, comprometiendo su integridad y matándolos.
La inmunidad innata y adquirida es a nuestro organismo lo que el equipo de seguridad y monitoreo es a nuestra fábrica. Las inmunoglobulinas son análogas a los sistemas de identificación y verificación en la entrada, que escanean y autentican tanto a los empleados como a los visitantes. El sistema de complemento puede pensarse como los equipos de emergencia que neutralizan incendios o derrames. Las Citoquinas, por su parte, son los sistemas de comunicación interna y los gestores de operaciones, mientras que las lisozimas podemos analogarlas a los sistemas de limpieza y desinfección. Y por ultimo, las defensinas, que serian como los dispositivos de seguridad automáticos que detectan y neutralizan intrusos que amenazan la fábrica.
Las Reguladoras, controlan procesos celulares y metabólicos. Las hormonas, como la insulina, son ejemplos de proteínas reguladoras. Controlan la expresión génica, regulan las señales químicas y desempeñan un papel clave en la regulación de procesos biológicos. Las tareas que realizan son:
- Regulación de la Expresión Génica: Algunas proteínas reguladoras, como los factores de transcripción, controlan cuándo y con qué intensidad se expresan los genes en una célula. Esto es fundamental para determinar las características y funciones de una célula.
- Transducción de Señales: Transmiten señales desde el exterior de la célula hacia el núcleo, donde pueden activar o desactivar genes y desencadenar respuestas celulares específicas.
- Ciclo Celular: Proteínas como las quinasas ciclina-dependientes (CDK) y las ciclinas regulan el ciclo celular, asegurando que las células se dividan de manera controlada y coordinada.
- Diferenciación Celular: Regulan la diferenciación celular, lo que determina cómo las células se desarrollan para asumir funciones especializadas en los tejidos y órganos.
- Homeostasis: Regulan los procesos como el equilibrio de electrolitos, la respuesta inflamatoria y el metabolismo.
Las proteínas que regulan nuestra expresión génica, en nuestra analogía, serian los directores de producción y planificación que deciden qué productos se deben fabricar y en qué cantidad. Las de transducción de señales son equiparables al equipo comunicación interna, que transmite mensajes importantes desde las oficinas de administración hasta los talleres de producción. Las proteínas quinasas ciclina-dependientes (CDK) y las ciclinas, actúan como los supervisores de línea que aseguran que cada etapa del proceso de producción se complete a tiempo y de manera coordinada. Las de diferenciación celular, son análogas al área de capacitación interna de recursos humanos que instruyen a los empleados para asumir roles y tareas especializadas; y las que regulan la homeostasis se igualan al equipo de gestión de recursos y control de calidad que mantienen el equilibrio y la eficiencia en la fábrica.
Y por último, las de Movimiento, que son las que propician el movimiento celular y muscular. La actina y la miosina son proteínas clave en la contracción muscular. Son también conocidas como proteínas motoras o proteínas motrices, ya que involucran movimiento, desde la contracción muscular hasta el transporte intracelular de orgánulos y vesículas. Sus tareas son:
- Contracción Muscular: Las proteínas motoras, como la actina y la miosina, son cruciales para la contracción muscular. La miosina se desliza a lo largo de la actina, acortando las fibras musculares y produciendo movimiento.
- Transporte Intracelular: Están involucradas en el transporte de orgánulos, vesículas y otras cargas dentro de las células. Ejemplos incluyen la dineína y la cinesina, que mueven vesículas y orgánulos a lo largo de los microtúbulos.
- Movimiento Ciliar y Flagelar: En estructuras como cilios y flagelos, las proteínas motoras, como la dineína, generan movimiento al interactuar con microtúbulos. Esto permite el movimiento de las células o la circulación de fluidos en órganos como las vías respiratorias.
- División Celular: Durante la división celular, las proteínas motoras ayudan a separar los cromosomas y a distribuir de manera equitativa el material genético en las células hijas.
En nuestra analogía, la miosina y la actina funcionan como verdaderas máquinas de ensamblaje, juntando componentes para crear productos, mientras que Dineína y Cinesina actúan como las cintas transportadoras y los montacargas que mueven piezas y productos dentro de la fábrica; la Dineína de cilios y flagelos podríamos considerarla como los ventiladores y sistemas de ventilación que mantienen el aire en movimiento. Y las proteínas que ayudan a la separación cromosómica son análogas a los brazos robóticos que separan y distribuyen productos a lo largo de la línea de producción.
Analogar a nuestras proteínas con una fabrica, es una especie de explicación funcional a la trillada frase de: «las proteínas son las moléculas que realizan el trabajo”, y si que lo son!!!.
Las proteínas además de actuar como operarias incansables, son también los bloques y la maquinaria que permite mantener la vida y la funcionalidad celular. Cada una de estas inteligentes moléculas refleja la asombrosa maestría de nuestra ingeniería biológica.
Lic. Maria Marta Gallicchio
