Importancia de las Propiedades y Funciones de los Aminoácidos y Péptidos

Los aminoácidos son compuestos orgánicos fundamentales para la vida, ya que constituyen las unidades estructurales primarias de las proteínas. Cada aminoácido posee al menos un grupo amino (-NH₂), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral (grupo R) unidos a un carbono central (carbono α). Esta estructura les confiere propiedades químicas únicas que son esenciales para sus múltiples funciones biológicas (Murray et al., 2012).

Propiedades relevantes de los aminoácidos

1. Capacidad anfótera: Los aminoácidos pueden actuar como ácidos o bases, dependiendo del pH del entorno. Esta propiedad les permite participar activamente en reacciones de neutralización y en la regulación del equilibrio ácido-base del organismo.
2. Carácter hidrofóbico o hidrofílico: Las cadenas laterales de los aminoácidos determinan si estos son solubles en agua o tienden a evitar el medio acuoso. Los aminoácidos hidrofóbicos (como leucina, isoleucina o valina) suelen ubicarse en el interior de las proteínas, mientras que los hidrofílicos (como lisina o ácido aspártico) se sitúan en la superficie. Esta organización es fundamental para el correcto plegamiento y función de las proteínas (Berg et al., 2007).
3. Capacidad de formar enlaces peptídicos: Mediante reacciones de condensación, los aminoácidos pueden unirse entre sí formando enlaces peptídicos, dando lugar a péptidos y, posteriormente, a proteínas. Este enlace es estable y permite la secuencia lineal que determina la estructura primaria de las proteínas.

Funciones biológicas de los aminoácidos

1. Formación de proteínas: La función más evidente de los aminoácidos es la construcción de proteínas, que participan en procesos estructurales (colágeno), catalíticos (enzimas), inmunológicos (anticuerpos) y de transporte (hemoglobina).
2. Precursores de compuestos esenciales: Algunos aminoácidos actúan como precursores de moléculas biológicamente activas. Por ejemplo:

• El triptofano es precursor de la serotonina, un neurotransmisor que regula el estado de ánimo.
• La tirosina da origen a las catecolaminas (dopamina, noradrenalina y adrenalina).
• La glicina participa en la síntesis del grupo hemo y del glutatión.

Metabolismo energético: En condiciones de ayuno o ejercicio prolongado, ciertos aminoácidos como la alanina y la glutamina son metabolizados en el hígado para generar glucosa (gluconeogénesis), constituyendo una fuente alternativa de energía (Murray et al., 2012).

Ejemplos:

1. Histidina y el mantenimiento del pH

• La histidina posee un grupo imidazol que puede aceptar o donar protones fácilmente, por lo que es clave en la regulación del pH intracelular y participa en sitios activos de enzimas como la fosfoglicerato mutasa.

2. Arginina como precursor del óxido nítrico (NO)

• La arginina se convierte en óxido nítrico, una molécula señalizadora que dilata vasos sanguíneos, regula la presión arterial y participa en funciones neuronales. Su deficiencia puede alterar la función endotelial.

3. Cisteína en puentes disulfuro

• Dos moléculas de cisteína pueden formar un puente disulfuro (–S–S–), estabilizando la estructura tridimensional de proteínas como la insulina y los anticuerpos.

4. Glutamato y aspartato como neurotransmisores

• El glutamato y el aspartato actúan como neurotransmisores excitadores en el sistema nervioso central. Participan en la memoria y el aprendizaje.

5. Glicina como componente del colágeno

• La glicina es el aminoácido más pequeño y se encuentra cada tres residuos en la estructura helicoidal del colágeno, esencial para la integridad de piel, tendones y huesos.

Importancia y funciones de los péptidos

Los péptidos son moléculas formadas por la unión de dos o más aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Aunque más pequeños que las proteínas, los péptidos desempeñan funciones fisiológicas de gran relevancia:

1. Péptidos hormonales: Algunos péptidos actúan como hormonas reguladoras de diversas funciones orgánicas. Por ejemplo:

• La insulina, formada por dos cadenas peptídicas, regula los niveles de glucosa en sangre.
• La oxitocina, un nonapéptido, participa en la contracción uterina y la lactancia.
• El glucagón, también de naturaleza peptídica, estimula la producción hepática de glucosa.

Péptidos neurotransmisores y neuromoduladores:

• La sustancia P y las endorfinas actúan en el sistema nervioso central regulando la percepción del dolor y el placer.
• Los péptidos opioides endógenos contribuyen a respuestas analgésicas naturales.

Péptidos antimicrobianos: Algunas células del sistema inmunitario producen péptidos como las defensinas, que atacan membranas de bacterias y hongos, siendo una primera línea de defensa contra infecciones. Regulación de la presión arterial: El péptido natriurético auricular participa en la disminución de la presión sanguínea mediante la excreción de sodio.

Ejemplos

1. Péptido C

• Es un péptido liberado junto con la insulina por el páncreas. Aunque no tiene función metabólica directa, su medición en sangre es un indicador clínico de la producción endógena de insulina.

2. Vasopresina (hormona antidiurética)

• Péptido de 9 aminoácidos que regula la retención de agua en los riñones y participa en la vasoconstricción. Se usa en tratamientos de shock séptico y diabetes insípida.

3. Angiotensina II

• Péptido octapéptido que causa vasoconstricción, estimula la secreción de aldosterona y aumenta la presión arterial. Es blanco terapéutico de los IECA (inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina) para controlar la hipertensión.

4. Glutatión

• Tripeptido formado por glutamato, cisteína y glicina, que actúa como un antioxidante celular clave, protegiendo contra el daño oxidativo. Es fundamental en la desintoxicación hepática.

5. Péptidos inmunomoduladores

• Algunos péptidos sintéticos, como el timopéptido, se investigan por su capacidad para modular la respuesta inmune en enfermedades como el lupus y la esclerosis múltiple.

Conclusión

Tanto los aminoácidos como los péptidos son piezas esenciales del engranaje molecular de los seres vivos. Sus propiedades fisicoquímicas permiten la formación de estructuras complejas como las proteínas, además de participar directamente en funciones metabólicas, hormonales, inmunológicas y neurológicas. Su estudio y aplicación han sido fundamentales para el avance de la biomedicina y la bioingeniería.

Referencias

• Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W., & Weil, P. A. (2012). Harper’s Illustrated Biochemistry (29.ª ed.). McGraw-Hill Education.
• Berg, J. M., Tymoczko, J. L., & Stryer, L. (2007). Bioquímica (6.ª ed.). Reverté.
• Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7.ª ed.). W. H. Freeman.
• Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., et al. (2016). Molecular Cell Biology (8.ª ed.). W. H. Freeman.