Introducción a las Proteínas

Los alimentos de origen vegetal y animal proporcionan proteínas. La palabra proteína proviene del griego proteios, que significa “de primera importancia”.

Las proteínas son esenciales para cada función celular:

• Catalizan reacciones químicas.
• Son componentes fundamentales del tejido esquelético muscular.
• Son vitales para la respuesta inmune.

Aminoácidos: Los Componentes Esenciales de las Proteínas

Definición y Composición

Las proteínas se componen de cadenas de aminoácidos dobladas en formas tridimensionales. Los aminoácidos que no pueden ser producidos por el cuerpo en cantidades suficientes para satisfacer las necesidades son considerados esenciales en la dieta.

Los aminoácidos pueden utilizarse para sintetizar las proteínas del cuerpo, para crear moléculas no proteicas y para proporcionar energía.

Los aminoácidos son compuestos orgánicos que se combinan para formar proteínas. Su estructura básica incluye:

• Carbono, Hidrógeno.
• Un grupo amino (que contiene Nitrógeno).
• Un grupo ácido.
• La cadena lateral (existen 20 cadenas laterales diferentes, que dan lugar a 20 aminoácidos distintos).

Estructura y Enlace Peptídico

Los aminoácidos que componen las proteínas son α-aminoácidos, es decir, la función amina se encuentra en el carbono α.

• En disolución a pH 7, los aminoácidos están ionizados.
• El carbono α es asimétrico (carbono quiral), por lo que los aminoácidos (excepto la glicina) presentan estereoisomería y actividad óptica.

Enlace Peptídico

Es un enlace tipo amida secundaria que se establece entre el grupo α-carboxilo de un aminoácido y el grupo α-amino de otro, con liberación de una molécula de agua {CO-NH}.

Clasificación de Aminoácidos

El cuerpo humano utiliza los aminoácidos para producir proteínas que forman y reparan los tejidos corporales (músculos, tendones, órganos, glándulas, uñas y pelo). Las proteínas formadas por aminoácidos regulan multitud de procesos biológicos, como la motricidad o el sistema inmunológico. En caso de necesidad, el cuerpo puede utilizar los aminoácidos como fuente de energía.

Aminoácidos Esenciales (Indispensables)

Son aquellos que no pueden ser sintetizados en el organismo y deben obtenerse a través de alimentos ricos en proteínas. Nuestro organismo descompone las proteínas para obtener estos aminoácidos esenciales y formar nuevas proteínas.

• Histidina
• Isoleucina
• Leucina
• Lisina
• Metionina
• Fenilalanina
• Treonina
• Triptófano
• Valina

Aminoácidos No Esenciales (Dispensables)

El cuerpo puede sintetizarlos a partir de otras proteínas, por lo que no es esencial consumirlos directamente.

• Alanina
• Arginina*
• Asparagina
• Ácido aspártico
• Cisteína*
• Ácido glutámico
• Glutamina*
• Glicina*
• Prolina*
• Serina
• Tirosina

*Nota: Algunos aminoácidos no esenciales pueden volverse condicionalmente esenciales bajo ciertas condiciones fisiológicas o patológicas.

Fuentes Dietéticas y Calidad de la Proteína

Fuentes de Proteína

Los alimentos de origen animal y vegetal son las principales fuentes de proteína.

Origen Animal

Incluye carne, huevos y productos lácteos.

• Alto contenido de proteínas, hierro, zinc y calcio.
• Aportan vitaminas B y algunos minerales absorbibles.
• Suelen agregar grasa saturada y colesterol a la dieta.

Origen Vegetal

Incluye cereales, frutos secos (nueces) y leguminosas.

• Bajo contenido en grasa saturada y colesterol.
• Alto contenido en fibra, fitoquímicos y grasa insaturada (monoinsaturadas y poliinsaturadas).

Leguminosas: Semillas de plantas amiláceas que producen vainas, incluyendo guisantes y frijoles.

Calidad de la Proteína

Proteínas de Calidad Alta o Completas

Contienen todos los aminoácidos esenciales para satisfacer las necesidades corporales y son más fáciles de digerir. Ejemplos: proteínas de origen animal y soya.

Proteínas Incompletas

Son bajas en uno o más aminoácidos esenciales. La mayoría de las proteínas vegetales son incompletas, por lo que se recomienda utilizar proteínas complementarias (combinar diferentes fuentes vegetales para obtener todos los aminoácidos esenciales).

Estructura, Plegamiento y Desnaturalización Proteica

Niveles Estructurales de las Proteínas

Las proteínas presentan cuatro niveles de organización estructural:

• Estructura primaria
• Estructura secundaria
• Estructura terciaria
• Estructura cuaternaria

Plegamiento de Proteínas

Los aminoácidos interactúan para formar las estructuras tridimensionales de las proteínas. La estructura de las proteínas determina sus funciones. Si la estructura de una proteína cambia, su función también puede alterarse.

Desnaturalización

Es la alteración o pérdida de la estructura tridimensional de la proteína. Ocurre cuando las proteínas están sometidas a condiciones desfavorables, como:

• Aumento de temperatura: (ej. con el calor de la cocción o fiebre).
• Variación de pH: (a pH bajo en el estómago o cuando la sangre se vuelve ácida, ej. en la cetoacidosis diabética).

Funciones Biológicas de las Proteínas

Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales.

Función Biológica Específica

• Estructural

  Algunas proteínas constituyen estructuras celulares. Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares y actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias. Las histonas forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes.

• Transporte

  La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados. La mioglobina transporta oxígeno en los músculos. Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones.

• Reserva

  La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión. También la lactoalbúmina de la leche.

Metabolismo y Procesos de las Proteínas

El metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo. Tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente, que constituyen las rutas metabólicas.

Digestión y Absorción de Proteínas

La digestión de proteínas es un proceso secuencial:

1. En la boca: La masticación inicia la descomposición mecánica de las proteínas.
2. En el estómago: El ácido clorhídrico y la enzima pepsina inician la digestión química de las proteínas.
3. En el intestino delgado: Las enzimas (proteasas) secretadas por el páncreas, junto con las de las microvellosidades, rompen los polipéptidos en aminoácidos, dipéptidos y tripéptidos.

Los dipéptidos y tripéptidos entran a la célula de la mucosa. Una vez dentro, se descomponen en aminoácidos simples. Los aminoácidos pasan de la célula de la mucosa hacia la sangre y viajan hacia el hígado, donde se regula la distribución de aminoácidos al resto del cuerpo.

Mecanismos de Absorción Adicionales

• Pinocitosis: Proceso por el cual la célula ingiere o transporta hacia el interior de su membrana celular líquidos que se encuentran en el exterior.
• Factor Intrínseco: Proteína producida por células en el revestimiento del estómago, necesaria para que los intestinos absorban la vitamina B12 de manera eficiente. Es necesaria para que los glóbulos rojos se formen y crezcan.

La digestión se completa a nivel del borde en cepillo de las células intestinales o enterocitos. Estos contienen una serie de aminopeptidasas orientadas hacia el exterior de la membrana, que hidrolizan la mayor parte de los péptidos, liberando aminoácidos.

Pool de Aminoácidos y Síntesis Proteica

Pool de Aminoácidos

Es el conjunto de todos los aminoácidos en los tejidos y fluidos corporales que están disponibles para su uso en el organismo. Se obtiene a partir de la dieta o de la descomposición de las proteínas del organismo. Se utiliza para:

• Producir otras proteínas o productos químicos (por ejemplo: ADN, ARN, histamina, etc.).
• Proporcionar energía o producir glucosa o ácidos grasos.

Síntesis de Proteína

Las instrucciones para la síntesis de proteína provienen de los genes. El proceso de síntesis de proteína involucra la transcripción y la traducción.

Mecanismos de Degradación Proteica

Cuando la ubiquitina marca a las proteínas, el Proteosoma 26S (un gran complejo de proteasas) digiere a las proteínas ubiquitinadas. Posteriormente, esta proteasa recupera la ubiquitina, que se recicla.

Balance de Nitrógeno

El balance de nitrógeno es una medida de la ingesta de nitrógeno frente a la pérdida de nitrógeno, lo cual refleja el mantenimiento de la proteína corporal y el peso.

• Balance de nitrógeno neutro: El consumo de nitrógeno es igual a la pérdida de nitrógeno.
• Balance de nitrógeno negativo: Se pierde más nitrógeno del que se consume (debido a enfermedades, lesión o disminución del consumo).
• Balance de nitrógeno positivo: Se consume más nitrógeno del que se pierde (típico en crecimiento o recuperación).

Proteínas en la Salud y la Enfermedad

Deficiencias Proteicas y Calóricas

La deficiencia de proteínas de larga duración y la deficiencia calórica pueden llevar a la pérdida de grasa y músculo, y a la disminución de la inmunidad.

• Kwashiorkor: Deficiencia de proteína pura.
• Marasmo: Deficiencia energética global.

Enfermedades Genéticas del Metabolismo

La Fenilcetonuria (PKU) es una enfermedad genética en la cual el aminoácido fenilalanina no puede ser metabolizado normalmente, causando que se acumule en la sangre. Se hereda de forma autosómica recesiva y, si no se trata, la condición resulta en daño cerebral.

Suplementación Proteica

Los suplementos de proteínas se comercializan para promover la función inmunológica adecuada, mantener el cabello saludable y estimular el crecimiento muscular.

Los suplementos de enzimas que funcionan dentro de los tejidos del cuerpo no proporcionan beneficios, ya que las enzimas se descomponen en aminoácidos durante la digestión.

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