definición de ligando

en bioquímica, un ligando es cualquier molécula o átomo que se une reversiblemente a una proteína. Un ligando puede ser un átomo o ion. También puede ser una molécula más grande y más compleja hecha de muchos átomos. Un ligando puede ser natural, como una molécula orgánica o inorgánica. Un ligando también se puede hacer sintéticamente, en el laboratorio. Esto se debe a que las propiedades clave de un ligando se encuentran en su estructura química., Si esa estructura puede ser recreada en el laboratorio, el ligando sintético será capaz de interactuar de la misma manera que un ligando natural actúa.

cómo funciona un ligando

el ligando viaja a través de los fluidos acuosos de un organismo, dentro de la sangre, los tejidos o dentro de una célula misma. El ligando viaja al azar, pero una vez que la concentración es lo suficientemente alta, un ligando eventualmente alcanzará una proteína. Las proteínas que reciben ligandos pueden ser receptores, canales, e incluso pueden ser el comienzo de una serie compleja de proteínas entrelazadas., Cuando el ligando se une a la proteína, experimenta un cambio conformacional. Esto significa que si bien no se han formado o roto enlaces químicos, la acción física del ligando que encaja en la proteína cambia la forma general de toda la estructura. Esto puede desencadenar muchas acciones. En la mayoría de los casos, el movimiento de la proteína activa otra vía química, o desencadena la liberación de otro ligando mensajero, para llevar el mensaje a otros receptores.,

la reversibilidad del enlace entre el ligando y la proteína es un aspecto crucial de todas las formas de vida. Si los ligandos se unen irreversiblemente, no podrían servir como mensajeros, y la mayoría de los procesos biológicos se desmoronarían. Si los ligandos fueran cambiados, la forma en que una enzima cambia un sustrato, el ligando se convertiría en algo más después de la interacción, y no podría reciclarse tan fácilmente como un mensajero. Las proteínas biológicamente activas son activas debido a su forma., Esta forma interactúa con la química del ligando para crear una conexión estable entre las dos moléculas, que eventualmente se revertirá, dejando ambas moléculas iguales. En una reacción enzimática y de sustrato, el sustrato se cambia permanentemente.

es esta capacidad del ligando, para activar una proteína durante un corto período de tiempo y luego ser reciclado, lo que permite el control biológico de muchas interacciones. La cantidad de tiempo que un ligando pasa unido a su receptor o proteína específica es una función de la afinidad entre el ligando y la proteína., Si hay una alta afinidad, el ligando tenderá a pegarse a la proteína y modificar su función por más tiempo. Si el ligando tiene una baja afinidad por la proteína, será menos probable que se una en primer lugar y se liberará del receptor más rápido.

la afinidad de un ligando particular para una proteína particular está determinada enteramente por su composición química y la del sitio de unión de la proteína. En el sitio de unión, se expondrán aminoácidos que tienden a complementar el ligando deseado. Los aminoácidos coincidirán con el ligando en ciertos aspectos., Por ejemplo, ambos serán hidrofílicos o hidrofóbicos. Esto aumenta la atracción entre las sustancias. Los aminoácidos tienden a diferir del ligando en términos de actividad eléctrica. Si el ligando está cargado positivamente, el sitio de unión debe estar cargado negativamente. Esto crea la interacción más fuerte. De esta manera, las proteínas pueden obtener un cierto grado de especificidad para un ligando.

Si bien esta es la base de cómo las células pueden comenzar a distinguir diferentes moléculas, también está en el corazón de uno de los mayores problemas de un organismo., Muchos venenos y sustancias tóxicas son tan tóxicos debido a su capacidad para interferir con el proceso de unión de proteínas y ligandos. O la toxina se une directamente a la proteína en sí, porque tiene una afinidad más alta, o la toxina impide la Unión normal de un ligando a su proteína objetivo. Ejemplos de ligandos y algunas toxinas competitivas se pueden ver a continuación.

ejemplos de un ligando

oxígeno

un ligando que la gente a menudo pasa por alto es el oxígeno. En el torrente sanguíneo y los tejidos corporales, el oxígeno debe llegar a todas las mitocondrias del cuerpo si el organismo ha de sobrevivir., Pero, no es una tarea fácil conseguir oxígeno en todas partes. Si se deja que el oxígeno se difunda a través del tejido a las células, solo puede pasar unas pocas capas de células gruesas. Es por eso que todos los organismos de un cierto tamaño deben contener algún tipo de sistema circulatorio. Aún así, es difícil mover el ligando de oxígeno donde se necesita. Muchos organismos utilizan proteínas especializadas para esto.

en humanos y otros mamíferos, la hemoglobina es la principal proteína de la sangre responsable del transporte de oxígeno. La proteína de la hemoglobina primero se une a un ligando llamado heme, que tiene un átomo de hierro y puede ayudar a unir el oxígeno., Por lo tanto, la hemoglobina recoge oxígeno en los pulmones. A medida que viaja al cuerpo, el contenido de dióxido de carbono en la sangre aumenta. A medida que esto sucede, el pH disminuye y la conformación de la hemoglobina cambia. Esto fuerza la liberación del ligando, oxígeno, que luego puede ser absorbido por las células que lo necesitan.

un competidor principal del oxígeno es el monóxido de carbono. Esto se debe a que el monóxido de carbono tiene una afinidad más alta por la hemoglobina que el oxígeno. En otras palabras, una vez que el monóxido de carbono se une a la hemoglobina, no se desprenderá., Esto significa que una persona expuesta a grandes cantidades de monóxido de carbono pronto tendrá toda su hemoglobina saturada por el ligando equivocado. Su cuerpo no tendrá capacidad para transferir oxígeno a los cerebros y tejidos. Incluso si la persona recibe oxígeno después de esto, todavía puede sofocarse debido a su incapacidad para transportar el oxígeno.

dopamina

La dopamina es un ligando muy utilizado en el cerebro. Cuando el cerebro libera dopamina, es como una señal de un placer que proviene del éxito. En otras palabras, la dopamina está ligada a la sensación de motivación., Los receptores de dopamina en el cerebro se activan cuando el ligando dopamina es liberado por el cerebro. Cuando los receptores están llenos de dopamina, tu cerebro se siente como si hubieras hecho algo bueno. Este centro de recompensa común puede ser fácilmente desechado por drogas como la cocaína y la metanfetamina.

estos medicamentos, en lugar de estar en competencia directa con el ligando, en realidad aumentan su eficacia. Lo hacen limitando la cantidad de dopamina que se puede reciclar. Por lo tanto, el cerebro permanece en un estado constante de sentirse «recompensado»., Este es el sentimiento peligroso que puede conducir fácilmente a la adicción a las drogas. A pesar de que la lógica te dice que las drogas son malas, los sentimientos producidos por tu cerebro y la dopamina adicional se sienten reales, y te dicen que uses más la droga.

otros usos del ligando

los ligandos se utilizan en muchas otras aplicaciones por las células. Las proteínas que controlan pueden variar ampliamente en tipo y función. Algunos ligandos, como la insulina, se utilizan para señalar varias cosas al metabolismo de cada célula. Otro ligando, como la acetilcolina, es utilizado por el cerebro para transferir impulsos nerviosos entre los nervios., En este caso, abre un canal controlado por ligando, que permite que el impulso eléctrico fluya hacia la célula y hacia abajo a lo largo de ella. Esta célula entonces transmitirá la acetilcolina a la célula siguiente, y la señal continuará.

algunas enzimas son controladas por ligandos reguladores, que efectivamente encienden la enzima. Sin ella, no tienen la forma adecuada para transformar las moléculas sobre las que operan. Sin embargo, cuando el ligando está presente, estas enzimas cobran vida y funcionan correctamente. Muchos ligandos son necesarios para controlar el metabolismo y otros procesos complejos., Cada ligando tiene una cierta afinidad, que es importante, y también un punto en el que los receptores se saturan. Por encima de este límite, no mayor concentración de ligando traerá una mayor reacción.

en química general, un ligando puede referirse a cualquier molécula unida a un metal de Transición. Este no es el caso en Biología. En Biología, un ligando es cualquier molécula que se une reversiblemente a una proteína. Estos se utilizan típicamente en la señalización celular y la regulación celular, pero tienen muchos otros usos.

Quiz

1. Cuál de los siguientes NO es un ligando?A. aire B. insulina C., Proteína bacteriana

2. Seleccione la instrucción true.
A. Todos los ligandos evolucionaron por su proteína específica
B. Un ligando solo se puede usar una vez
C., Un ligando cambia la conformación de la proteína que afecta

3. ¿Qué organismo de abajo no usa ligandos?
A. Tree
B. Fish
C. Worm
D. Todos los organismos usan ligandos