Introducción a las Proteínas: Estructura y Funciones Esenciales

Las proteínas son macromoléculas que se caracterizan por su contenido en nitrógeno (N), aproximadamente un 16%, y están formadas por diferentes aminoácidos (AA) que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Constituyen los componentes estructurales fundamentales de las células, encontrándose la mayor concentración en el tejido muscular y las vísceras.

Funciones Principales de las Proteínas

Sus principales funciones son plásticas, reguladoras y estructurales:

• Son esenciales para la formación y renovación de tejidos.
• Actúan como enzimas y hormonas.
• Son imprescindibles para la formación de inmunoglobulinas (defensa).
• Sirven como vehículo transportador de numerosas sustancias en los fluidos corporales.

Clasificación de los Aminoácidos

Los aminoácidos que constituyen las proteínas son 20, dividiéndose en esenciales y no esenciales.

Aminoácidos Esenciales (AA. Esenciales)

Son aquellos que no pueden sintetizarse en nuestro organismo y, por tanto, deben ser suministrados obligatoriamente a través de la dieta.

• Leucina
• Isoleucina
• Fenilalanina
• Lisina
• Treonina
• Metionina
• Triptófano
• Valina
• Histidina (esencial durante la infancia)

Aminoácidos No Esenciales (AA. No Esenciales)

Son aquellos que el organismo puede sintetizar por sí mismo.

• Alanina
• Arginina
• Asparragina
• Ácido Aspártico
• Cisteína
• Glutamina
• Ácido Glutámico
• Glicina
• Prolina
• Serina
• Tirosina

Aminoácidos Limitantes (AA. Limitantes)

Es el aminoácido esencial más deficiente de una proteína. Este AA determina la eficiencia de utilización de la proteína presente en un alimento o una combinación de alimentos, ya que limita la utilización de otros aminoácidos para formar proteína.

Calidad Proteica y Valor Biológico

La calidad de la proteína depende en gran parte de la composición de sus aminoácidos y de su digestibilidad. Si una proteína es deficiente en uno o más AA esenciales, su calidad es más baja. El grado de utilización de una proteína viene determinado por:

• La presencia de todos los AA esenciales en cantidad adecuada.
• La ausencia de algún AA esencial.

Alto Valor Biológico: Se considera que una proteína tiene alto valor biológico cuando la proteína ingerida contiene todos los AA esenciales en las proporciones necesarias para el ser humano.

Proteínas Plasmáticas: Funciones y Tipos

Funciones de las Proteínas Plasmáticas

Las proteínas plasmáticas desempeñan roles vitales en el organismo:

• Mantienen el equilibrio ácido-base, funcionando como un sistema tampón (se comportan como una base en medio ácido y como un ácido en medio básico).
• Realizan el transporte de medicamentos y de diversas sustancias.
• Realizan la función de defensa del organismo mediante el sistema inmune (inmunoglobulinas).

Comportamiento Anfótero

Debido a su comportamiento químico respecto al pH, a este tipo de moléculas se les denomina anfóteras, porque son capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio en que se encuentren.

Tipos de Proteínas Plasmáticas

• Albúmina: Su función principal es mantener la presión oncótica del plasma, evitando la salida de agua de los vasos sanguíneos.
• Globulinas: Existen varios tipos (α1, α2, β y γ). Las α y las β desempeñan principalmente funciones enzimáticas. Las γ intervienen en la función de inmunidad y se denominan inmunoglobulinas (anticuerpos): IgG, IgM, IgA, IgD, IgE.
• Fibrinógeno: Su función principal es intervenir en el proceso de coagulación de la sangre. Cuando se activa, se polimeriza en largos filamentos de fibrina, formando una red de fibras que componen la matriz del coágulo.

La totalidad de la albúmina y el fibrinógeno se sintetizan en el hígado, al igual que las globulinas α y β. El 20% restante de las globulinas se sintetiza en el tejido linfoide. Estas proteínas también son las encargadas de mantener la reserva dinámica de proteínas corporales. Si los tejidos demandan proteínas, las presentes en el plasma pueden restituirlas rápidamente.

Los macrófagos de los tejidos captan las proteínas plasmáticas de la sangre, las rompen en sus AA componentes y los devuelven a la sangre para que sean utilizados por los tejidos. Existe un estado de equilibrio reversible entre las proteínas plasmáticas, los AA circulantes en sangre y las proteínas tisulares, de manera que la relación entre las proteínas plasmáticas y las proteínas tisulares permanece constante gracias a este equilibrio.

Metabolismo de las Proteínas y Aminoácidos

El 90-95% de las proteínas ingeridas son atacadas por las enzimas, degradándolas a aminoácidos. Una vez absorbidos, estos AA pueden sufrir múltiples destinos metabólicos (procesos anabólicos y catabólicos).

No toda la proteína consumida es incorporada al organismo; de la diferencia entre la cantidad ingerida y la incorporada surge el coeficiente de digestibilidad.

Si hay un exceso de AA en el pool, el organismo utiliza los necesarios y el resto se desamina. El grupo amino sigue el ciclo de la urea y se excreta por la orina, mientras que el esqueleto hidrocarbonado del AA entra en el ciclo de Krebs, donde puede utilizarse para obtener energía, para sintetizar glucosa mediante gluconeogénesis o para la síntesis de ácidos grasos.

Anabolismo Proteico

El organismo necesita AA procedentes de la dieta para cumplir tres funciones esenciales:

1. Restituir proteínas dañadas.
2. Reponer las proteínas corporales que se degradan diariamente.
3. Contribuir al crecimiento corporal en la infancia y adolescencia.

Catabolismo Proteico

El organismo usa AA y proteínas en las siguientes situaciones:

• Degradación fisiológica de proteínas corporales: Todos los días, partes de las proteínas corporales se degradan y los AA que las constituyen pueden reutilizarse.
• Degradación de AA en exceso: Los AA alimentarios que están en exceso se catabolizan.

Los AA, al degradarse, dan lugar a un grupo amino y a un cetoácido. El grupo amino se combina con el agua y se convierte en amoníaco (NH3) y finalmente en urea en el ciclo de la urea. El grupo cetoácido puede seguir varios caminos: oxidarse para liberar energía, utilizarse para sintetizar glucosa (gluconeogénesis), convertirse en otros AA o ser convertido en grasa.

El CO2 obtenido por descarboxilación de los AA, junto con el amoníaco que se obtiene por las reacciones de desaminación, son muy tóxicos para el organismo y deben transformarse en productos menos tóxicos para su eliminación. El hígado es el encargado de transformar el CO2 y el NH3 en urea, la cual pasa a la sangre y de ahí a los riñones, donde se expulsa al exterior por la orina.

Balance Nitrogenado

El balance nitrogenado es la relación entre el nitrógeno proteico que ingerimos y el que perdemos. Debemos ingerir al menos la misma cantidad de N que el que perdemos. Durante el crecimiento o la gestación, el balance debe ser siempre positivo. Cuando la ingesta dietética compensa las pérdidas, se dice que el organismo está en equilibrio nitrogenado.

Fisiopatología del Metabolismo de las Proteínas

Disproteinemias

Son alteraciones de la distribución proteica de las diferentes fracciones de las proteínas plasmáticas.

• Hipoalbuminemia o disminución de la albúmina: Provoca una disminución en la presión oncótica del plasma, lo que causa extravasación del plasma y edema.

Desnutrición y Malnutrición Proteico-Calórica

Es una enfermedad causada por una dieta inapropiada, hipocalórica e hipoproteica. Afecta principalmente a individuos de bajos recursos y a niños de países y regiones subdesarrolladas.

La diferencia clave es que en la desnutrición existe una deficiencia en la ingesta de kilocalorías y proteínas, mientras que en la malnutrición existe una deficiencia, exceso o desbalance en la ingesta de uno o varios nutrientes que necesita el cuerpo.

Aminoacidopatías

Son errores innatos del metabolismo intermediario de los aminoácidos.

• Fenilcetonuria: Es un defecto metabólico en el que los pacientes carecen de cantidades suficientes de la enzima hepática fenilalanina hidroxilasa, que cataliza la transformación de fenilalanina en tirosina. Como consecuencia, se acumulan grandes concentraciones de fenilalanina, fenilpiruvato y fenil-lactato en el plasma y la orina. A través de la síntesis de fenilalanina se obtiene tirosina, que se transforma en L-DOPA, un potente neurotransmisor imprescindible para el correcto desarrollo neurológico.

Etiquetas: aminoácidos, metabolismo proteico, nutrición, proteinas