1.1.4.3 FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS

Hasta el momento se cree que la estructura primaria de una proteína induce a establecer las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria ya que el ADN no sólo determinaría la estructura primaria sino también los niveles superiores de estructura. Sin embargo, la actividad biológica de la proteína depende en gran medida de su estructura terciaria específica mantenida por los enlaces mencionados anteriormente, de tal manera que cuando una proteína se somete a:

• calor,
• determinadas sustancias químicas,
• cambios bruscos de pH, etc.

su estructura terciaria se desorganiza y las cadenas peptídicas adquieren una conformación al azar que induce a la pérdida de su actividad biológica especialmente cuando actúa como enzima.
Las temperaturas elevadas, rompen muy fácilmente los puentes débiles de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas a causa del aumento en la energía cinética de las moléculas. La alteración del pH puede cambiar el patrón de ionización de los grupos carboxilo y amino en las cadenas laterales de los aminoácidos desorganizando el patrón de atracciones y repulsiones iónicas que contribuyen a la estructura terciaria normal.

La pérdida de la estructura terciaria se denomina desnaturalización, y siempre se acompaña de la alteración de las funciones biológicas normales de las proteínas. La desnaturalización se puede originar por calor o concentraciones altas de sustancias polares y solventes no polares tales como la úrea que rompen los puentes de hidrógeno que mantienen la estructura de la proteína. Generalmente la desnaturalización es irreversible, particularmente si muchas proteínas desnaturalizadas interactúan en eventos no específicos al azar, como se presenta en los cuerpos de inclusión característicos de algunas enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, en algunos casos la desnaturalización es reversible, y una vez las condiciones del ambiente vuelvan a su estado normal, la proteína puede adquirir su forma activa (ejemplo la lisosima). En este caso se habla de renaturalización.

CHAPERONAS: SU PAPEL EN EL ESTABLECIMIENTO DE LA FORMA DE LAS PROTEÍNAS
El establecimiento de los pliegues de la molécula en una estructura terciaria es algo complicado que se ha estudiado por muchos años. La proteína no se forma toda de una vez, en algunas células puede tomar varios minutos desde el comienzo de la síntesis hasta que adquiere la conformación definitiva. Este proceso es de suma complejidad, sobretodo cuando la proteína es de gran tamaño; por lo cual la célula con el fin de asegurar la producción de moléculas de buena calidad utiliza un grupo especial de otras proteínas, llamadas chaperonas, que ayudan en parte a prevenir el plegamiento inapropiado que conduce a desórdenes metabólicos. Algunas chaperonas se unen a proteínas en formación y las protege de las interacciones con otras hasta que la nueva molécula adquiere su estructura correcta. Otras por su parte, participan en la conformación de una molécula proteica específica.
Otro aspecto importante de algunas chaperonas conocidas genéricamente como proteínas de "Choque Térmico" es la respuesta que desencadenan ante cambios bruscos de temperatura. Esta respuesta consiste principalmente en elevar su concentración en la célula con el fin de permitir su interacción con las demás proteínas y evitar su desnaturalización. Algunas evidencias sugieren que las proteínas se pliegan de manera anormal en ciertas enfermedades infecciosas como el mal de las "vacas locas" o la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob o neurodegenerativas humanas como la enfermedad de Alzheimer .

PROTEÍNAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOS
Las proteínas no solo hacen parte de la estructura de la célula, ellas también juegan un papel importante como catalizadores biólogicos en las células vivas ya que incrementan la rata de reacción química, es decir la velocidad a la cual la reacción se mueve hacia el equilibrio al reducir la energía de activación y ejercer control sobre las actividades celulares. La energía de activación es la cantidad de energía (en kJ) requerida para llevar mediante el rompimiento de enlaces de energía a las moléculas de los reactivos hacia un estado de catálisis. El poder catalítico de las enzimas es impresionante, ya que el incremento de la velocidad de las reacciones químicas está entre 10⁸ y 10²⁰ veces, comparado con la velocidad a la que se llevaría a cabo la reacción de manera espontánea.

Louis Pasteur demostró por primera vez la participación de células vivas de levadura en los procesos de fermentación. A finales del siglo XIX se concluyó que las células intactas de levadura no eran necesarias para obtener el alcohol, sino que se podían preparar extractos por macerado de las levaduras para realizar la misma conversión enzimática.