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Proteína integral

Definición integral de proteínas

Una proteína integral, a veces denominada proteína integral de membrana, es cualquier proteína que tenga una región funcional especial con el fin de asegurar su posición dentro de la membrana celular. En otras palabras, una proteína integral se encierra en la membrana celular. Lo hace con regiones de aminoácidos específicos que son atraídos hacia la mitad de la membrana plasmática. En la siguiente imagen se puede ver una proteína integral típica.

Receptor transmembrana

La proteína integral que se ve aquí atraviesa la membrana plasmática (P) varias veces. Este no es siempre el caso, algunas proteínas integrales tienen una sola región que se extiende hacia la capa interna hidrófoba de la membrana plasmática. La región de la proteína que se ve en verde también es hidrófoba. La influencia positiva de estas interacciones no polares y la fuerza negativa de intentar empujar hacia una región llena de agua mantienen las proteínas integrales en su lugar. Además de esta función básica causada por la estructura similar de todas las proteínas integrales, una sola proteína integral puede participar en muchas reacciones diferentes.

Una proteína integral se puede comparar con una proteína periférica. A menudo, una proteína periférica se une a la membrana plasmática, pero solo a las cabezas de las moléculas de fosfolípidos. La mayoría pueden desprenderse fácilmente y no están realmente adheridas a la membrana. Una proteína integral, debido a la química del entorno que la rodea, nunca puede abandonar la membrana plasmática. A veces, una proteína periférica y una proteína integral trabajarán en conjunto para completar una tarea.

Función de proteína integral

La función básica de al menos una parte de cada proteína integral es unir la proteína a una membrana plasmática. Esta membrana puede ser la membrana plasmática que rodea las mitocondrias o la membrana interna de las mitocondrias. Están presentes en la pared celular más externa, así como en la envoltura nuclear, que rodea el núcleo y une el ADN. Existe una proteína integral asociada con cada membrana plasmática viva, y la mayoría de las células incluyen cientos, si no miles de ellas.

La función última de cada proteína integral varía según el organismo, el orgánulo e incluso la ubicación a lo largo de un trozo microscópico de membrana plasmática. Una proteína integral puede funcionar como mensajera, transfiriendo una señal entre el espacio extracelular y el citosol. Muchas proteínas integrales como esta se utilizan en la recepción de hormonas y la transferencia de sus mensajes.

Algunas proteínas integrales de membrana forman parte de grandes complejos de proteínas, responsables de una serie de reacciones que tienen lugar a través de una membrana. La ATP sintasa, por ejemplo, es el complejo de múltiples proteínas que produce ATP en organismos vivos, desde plantas hasta humanos. Reside en la membrana mitocondrial interna. Aquí, la cadena de transporte de electrones ha acumulado iones en un lado de la membrana, creando un gradiente. La ATP sintasa utiliza la presión de este gradiente como una presa hidroeléctrica y utiliza la energía proporcionada para producir ATP.

Es posible que una proteína integral diferente no se extienda completamente a través de la membrana plasmática. En cambio, es posible que estas proteínas integrales deban unirse a una membrana para que su producto sea fácil de expulsar. Algunas de las proteínas responsables de producir neurotransmisores operan de esta manera. Esto permite que el producto se acumule donde más se necesita, en las puntas de las neuronas donde se puede liberar la señal.

Estructura integral de proteínas

Si bien la estructura de una proteína integral fuera de la región de unión de la membrana plasmática puede variar ampliamente según la función, solo hay tres temas comunes de unión a la membrana plasmática dentro de las células vivas que conocemos actualmente. Los dos primeros implican la secuencia de aminoácidos que forma la proteína, y el tercero implica una modificación de la proteína después de su creación, lo que le da un ancla basada en lípidos dentro de la membrana plasmática.

La hélice alfa

La hélice alfa es una forma producida por una determinada cadena de aminoácidos que se ve exactamente como su nombre lo indica. Las interacciones entre los aminoácidos uno al lado del otro hacen una curva hacia abajo y hacia adentro, creando una estructura similar a una escalera de caracol. Las hélices alfa tienden a ser no polares, lo que les da una clara ventaja de permanecer unidas dentro de la región de la cola hidrófoba de la membrana. Una hélice alfa transmembrana atraviesa toda la membrana. Una proteína integral solo puede tener una región de hélice alfa, como se muestra en el extremo izquierdo de la imagen a continuación.

Proteínas transmembrana

Muchas otras proteínas emplean varias hélices alfa, que atraviesan la membrana. Esto permite la creación de un canal de proteínas o un orificio en la membrana plasmática que permite el paso de diversas sustancias. Común entre las bacterias es la tercera imagen, el barril beta.

El Barril Beta

Una hoja beta es una cadena complejamente doblada de aminoácidos que forma una hoja rígida y aplanada. Al igual que la hélice alfa, es una de las formas principales que puede adoptar una cadena de aminoácidos. Cuando muchas hojas beta se extienden a través de la membrana y crean un poro, la estructura se denomina barril beta. El exterior de las láminas beta tiene residuos hidrófobos y la proteína integral se puede bloquear en la membrana plasmática. Al igual que la hélice alfa transmembrana, el barril beta requiere la secuencia correcta de aminoácidos para que la proteína integral mantenga contacto con la membrana.

El ancla de lípidos

Un ancla lipídica es una unión hidrofóbica no polar a algunas proteínas que permite que se incruste dentro de la membrana plasmática. En lugar de codificarse en el código genético de la proteína, la proteína en sí se modifica mediante un proceso diferente. A través de una reacción bioquímica, un ácido graso u otro lípido se une covalentemente a la proteína misma, generalmente en un extremo. Luego, el lípido se usa en la constitución de la membrana plasmática, donde queda atrapado por su naturaleza con los otros lípidos de las regiones de la cola de los fosfolípidos. Una proteína integral con un ancla lipídica no se muestra en la imagen de arriba.

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