Desnaturalización de proteínas: definición, causas, proceso y usos

Definición de desnaturalización de proteínas.

Desnaturalización es el proceso de romper muchos de los enlaces débiles, como los enlaces de hidrógeno, lo que da a las proteínas su estructura altamente ordenada cuando se encuentran en su estado natural nativo. Las proteínas desnaturalizadas, débiles y dispuestas de forma irregular, son en gran medida insolubles. Largas cadenas de aminoácidos, que se pliegan en diferentes estructuras tridimensionales, forman proteínas y son esenciales para su función.

Un fenómeno que provoca alteraciones en la estabilidad y estructura de las proteínas es la desnaturalización. Dado que las proteínas se encuentran entre las biomoléculas más abundantes en los sistemas vivos, su química siempre ha sido importante. La proteína es esencial para los componentes básicos de nuestro cuerpo y su funcionamiento. Esta proteína la obtenemos de productos alimenticios como el queso, la leche, la carne, los frutos secos, las legumbres, etc.

Existen varios métodos para lograr la desnaturalización, incluido el calentamiento, el tratamiento con álcali, ácido, urea o detergentes y agitación vigorosa.

Clasificación de la desnaturalización de proteínas.

La desnaturalización de proteínas se puede clasificar de varias maneras según los factores que causan la desnaturalización o los cambios resultantes. A continuación se muestran algunas clasificaciones:

Basado en factores causales.

• Desnaturalización inducida por calor: Desnaturalización causada por altas temperaturas que rompe los enlaces débiles que mantienen las proteínas estructuralmente intactas..
• Desnaturalización inducida por pH: La desnaturalización de proteínas inducida por el pH ocurre cuando el pH circundante altera la estructura nativa de la proteína, afectando los residuos cargados.
• Desnaturalización química: Es causada por la exposición a sustancias específicas que cambian la estructura de las proteínas, como ácidos fuertes, bases, detergentes o disolventes orgánicos.
• Desnaturalización mecánica es el resultado del estrés físico o la agitación (como sacudidas o sacudidas fuertes) que cambia la estructura de la proteína.

Sobre la base de Reversibilidad

• Desnaturalización reversible: Cuando se eliminan las condiciones desnaturalizantes, algunos procesos de desnaturalización son reversibles, lo que permite que la proteína se replique y recupere su estructura funcional.
• Desnaturalización irreversible: En algunos casos, la desnaturalización provoca cambios estructurales irreversibles que conducen a la pérdida permanente de la función proteica.

Basado en cambios estructurales

• Desnaturalización parcial: A veces una proteína se despliega o cambia sólo estructuralmente en determinadas zonas.
• Desnaturalización completa de proteínas.: Esto ocurre cuando la proteína pierde por completo su estructura original.

Basado en impactos biológicos.

• Desnaturalización funcional Es la pérdida de función causada por alteraciones estructurales en una proteína.
• Formación agregada: Las proteínas desnaturalizadas pueden agregarse o formar agregados, provocando que pierdan su actividad biológica y solubilidad.

Causas de la desnaturalización de proteínas.

La estabilidad de la proteína y su estructura depende de condiciones físicas y químicas.

• Calentamiento: Los enlaces químicos débiles (fuerzas de van der Waals, enlaces de hidrógeno) que mantienen las proteínas estructuralmente estables pueden romperse con las altas temperaturas.
• cambios de pH: Las variaciones severas en la acidez o alcalinidad del pH pueden causar desnaturalización al alterar las interacciones iónicas dentro de la proteína.
• Productos químicos: Ciertos productos químicos, como ácidos fuertes, bases, detergentes o disolventes orgánicos, pueden alterar la estructura de las proteínas.
• Agitación Mecánica: Al cambiar la estructura de la proteína, la agitación o agitación vigorosa también puede provocar la desnaturalización.

Una proteína pierde su forma y función naturales cuando se desnaturaliza. La cantidad y el tipo de desnaturalización determina si es irreversible o reversible. Cuando se eliminan las condiciones desnaturalizantes, algunas proteínas pueden replegarse a su forma funcional. Sin embargo, en determinados casos, la desnaturalización puede ser irreversible, provocando la pérdida de la actividad biológica de la proteína. Las proteínas desnaturalizadas pierden su solubilidad y funcionalidad y, a menudo, se agregan y agregan.

Proceso de desnaturalización de proteínas.

Las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas se pueden cambiar fácilmente mediante un proceso conocido como desnaturalización. Estas modificaciones pueden ser muy dañinas.

• La desnaturalización puede producirse por calor, exposición a bases o ácidos o incluso por contacto físico fuerte.
• El calentamiento descompone la proteína albúmina de las claras de huevo, lo que hace que se solidifiquen en una masa semisólida. A la hora de elaborar el merengue, la fuerte acción física de una batidora consigue casi el mismo resultado.
• Al unirse a grupos funcionales en la superficie de las proteínas, los venenos de metales pesados ​​como el plomo y el cadmio cambian la estructura de las proteínas.
• La desnaturalización de las proteínas se puede realizar provocando cambios físicos así como la introducción de sustancias químicas. La mayoría de los procesos de desnaturalización son irreversibles, pero parece (en unos pocos casos) que algunos de los procesos de desnaturalización pueden revertirse; entonces se llama renaturalización de la proteína.
• La coagulación de la clara de huevo cuando se hierve un huevo es uno de los casos frecuentes de desnaturalización de proteínas. Aquí, el cambio de temperatura provoca la desnaturalización.
• Otro ejemplo de desnaturalización de proteínas es la cuajada de leche, que ocurre cuando las bacterias producen ácido láctico.

Usos de la desnaturalización de proteínas.

Generalmente se considera que la desnaturalización de las proteínas altera su función natural:

• Procesamiento de alimentos: La desnaturalización puede aumentar la digestibilidad de algunas proteínas durante la cocción. Por ejemplo, cuando se cuecen las claras de huevo, su desnaturalización hace que se solidifiquen, cambiando su textura y digestibilidad. Además, al eliminar bacterias peligrosas, este proceso hace que los alimentos sean más seguros para consumir.
• Aplicaciones biotecnológicas: La desnaturalización se utiliza en diversas técnicas de laboratorio, como la transferencia Western, SDS-PAGE (electroforesis en gel de poliacrilamida) y otros métodos de análisis de proteínas. A menudo es un paso necesario en estos procesos estudiar y manipular proteínas.
• Productos farmacéuticos: Algunos productos farmacéuticos se elaboran mediante desnaturalización. Las proteínas desnaturalizadas de bacterias o virus, por ejemplo, se utilizan en vacunas para inducir una respuesta inmune sin causar enfermedades.
• Eliminación de la actividad biológica: La actividad de ciertas proteínas puede reducirse o eliminarse intencionalmente mediante desnaturalización. Esto puede resultar útil para procedimientos médicos específicos o situaciones en las que es necesario inhibir la actividad de las proteínas.
• Aplicaciones industriales: La desnaturalización tiene aplicaciones en la industria textil. Por ejemplo, para producir cuero, ciertas proteínas de las pieles de animales deben desnaturalizarse para producir materiales que sean duraderos.

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