AMINOÁCIDOS Y PÉPTIDOS

Aminoácidos

Los aminoácidos son moléculas que se combinan para formar proteínas, por ende, los aminoácidos y las proteínas son los pilares fundamentales de la vida, ya que, cuando las proteínas se digieren o se descomponen, el resultado son los aminoácidos (Aminoácidos: MedlinePlus Enciclopedia Médica, s. f.). Luego, el cuerpo humano utiliza aminoácidos para producir proteínas con el fin de ayudar al cuerpo a:

• Descomponer los alimentos

• Crecer

• Reparar tejidos corporales

• Llevar a cabo muchas otras funciones corporales

Por lo tanto, su importancia radica en:

• Constituyentes esenciales de las proteínas: Las proteínas son las macromoléculas más abundantes y funcionalmente diversas en los seres vivos, ya que, participan en prácticamente todos los procesos celulares. La secuencia específica de aminoácidos determina la estructura tridimensional única de cada proteína, la cual a su vez dicta su función.

• Diversidad funcional: Existen 20 aminoácidos estándar que se utilizan en la síntesis de proteínas, cada uno con una cadena lateral (grupo R) con propiedades químicas distintas (hidrofóbica, hidrofílica, ácida, básica), por ende, esta diversidad permite a las proteínas plegarse en una enorme variedad de estructuras y realizar una amplia gama de funciones.

• Precursores de otras moléculas biológicas: Algunos aminoácidos son precursores de moléculas biológicamente importantes, como:
  • Neurotransmisores: El triptófano es precursor de la serotonina, la tirosina de la dopamina y las catecolaminas, y el glutamato y el GABA son neurotransmisores por sí mismos.

  • Hormonas: La tirosina es precursora de las hormonas tiroideas y la adrenalina.

  • Bases nitrogenadas: El aspartato, la glicina y la glutamina participan en la síntesis de purinas y pirimidinas, componentes del ADN y ARN.

  • Porfirinas: La glicina participa en la síntesis del grupo hemo de la hemoglobina y la mioglobina.

• Fuente de energía: Las proteínas y los aminoácidos pueden utilizarse como combustible como último recurso cuando las fuentes de energía primarias se agotan debido al ejercicio intenso, por ende, en ciertas condiciones metabólicas, los aminoácidos pueden ser degradados para generar energía a través de la gluconeogénesis o el ciclo de Krebs.

• Participación en rutas metabólicas: Los aminoácidos y sus derivados intervienen en numerosas rutas metabólicas, como el ciclo de la urea para la eliminación del amoníaco.

Propiedades Generales de los Aminoácidos:

• Estructura Molecular: Todos los aminoácidos proteicos comparten una estructura central que consiste en un átomo de carbono central (carbono α) unido a cuatro grupos: un grupo amino (-NH₂), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno (-H) y una cadena lateral variable (-R).

• Naturaleza Anfótera: Los aminoácidos poseen tanto un grupo ácido (carboxilo) como un grupo básico (amino), lo que les permite actuar como ácidos o bases dependiendo del pH del medio. En soluciones acuosas, tienden a existir como zwitteriones, moléculas con una carga positiva y una carga negativa neta.

• Punto Isoeléctrico (pI): El pI es el pH al cual un aminoácido tiene una carga neta de cero, por ende, la solubilidad de un aminoácido en agua es mínima en su punto isoeléctrico.

• Actividad Óptica (Quiralidad): Excepto la glicina, cuyo carbono α está unido a dos átomos de hidrógeno idénticos, todos los demás aminoácidos proteicos tienen un carbono α quiral o asimétrico, unido a cuatro grupos diferentes.

• Solubilidad: Los aminoácidos son generalmente solubles en agua debido a su naturaleza polar y la capacidad de ionización de sus grupos amino y carboxilo, por ende, la solubilidad varía según la naturaleza de la cadena lateral.

• Puntos de Fusión Elevados: Los aminoácidos suelen tener puntos de fusión relativamente altos (generalmente superiores a 200 °C) debido a las interacciones iónicas en su forma cristalina.

Ejemplos de aminoácidos:

• Lisina: Un aminoácido esencial que participa en la síntesis de proteínas estructurales como el colágeno, y también es importante para la absorción de calcio y la función inmunológica, por ello, su deficiencia puede causar problemas de crecimiento.

• Triptófano: Un aminoácido esencial precursor de la serotonina, un neurotransmisor que regula el estado de ánimo, el sueño y el apetito. También es precursor de la melatonina y la niacina (vitamina B3).

• Cisteína: Un aminoácido no esencial que contiene un grupo tiol (-SH), importante para la formación de enlaces disulfuro en las proteínas, contribuyendo a su estructura tridimensional y estabilidad. También es un componente del glutatión, un importante antioxidante.

(Aminoácidos: MedlinePlus Enciclopedia Médica, s. f.)

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Péptidos

Un péptido es una cadena corta de aminoácidos (habitualmente de 2 a 50) vinculados por uniones químicas (denominados enlaces peptídicos), ya que, una cadena más larga de aminoácidos unidos (51 o más) es un polipéptido (Péptido, s. f.). Por ende, su importancia radica en sus diversas funciones biológicas:

• Hormonas: Muchos péptidos actúan como hormonas, regulando procesos fisiológicos específicos.
  • Insulina: Un péptido hormonal secretado por el páncreas que regula los niveles de glucosa en sangre.

  • Oxitocina: Un nonapéptido involucrado en las contracciones uterinas durante el parto, la lactancia y el comportamiento social.

  • Vasopresina (ADH): Un nonapéptido que regula la reabsorción de agua en los riñones y la presión arterial.

• Neurotransmisores y neuromoduladores: Algunos péptidos actúan como señales químicas en el sistema nervioso.
  • Encefalinas y endorfinas: Péptidos opioides endógenos que modulan la percepción del dolor y producen sensaciones de placer.

  • Sustancia P: Un undecapéptido involucrado en la transmisión del dolor y la inflamación.

• Factores de crecimiento: Algunos péptidos estimulan la proliferación y diferenciación celular.
  • Factor de crecimiento epidérmico (EGF): Un péptido que estimula el crecimiento y la reparación de las células de la piel.

• Agentes vasoactivos: Algunos péptidos regulan la presión arterial.
  • Angiotensina II: Un octapéptido que causa vasoconstricción y aumenta la presión arterial.

  • Bradicinina: Un nonapéptido que causa vasodilatación y disminuye la presión arterial.

• Antimicrobianos: Algunos péptidos tienen propiedades antimicrobianas y forman parte del sistema inmune innato.
  • Defensinas: Péptidos producidos por células inmunitarias que tienen actividad contra bacterias, hongos y virus.

• Antioxidantes: Algunos péptidos, como el glutatión (un tripéptido), desempeñan un papel crucial en la protección celular contra el daño oxidativo.

Propiedades Derivadas de la Composición y Secuencia de Aminoácidos:

• Naturaleza Anfótera: Al igual que los aminoácidos individuales, los péptidos poseen un extremo amino libre (N-terminal) con características básicas y un extremo carboxilo libre (C-terminal) con características ácidas. Además, las cadenas laterales de los aminoácidos constituyentes pueden aportar grupos ácidos o básicos, lo que confiere al péptido una carga neta que varía con el pH del medio.

• Punto Isoeléctrico (pI): Cada péptido tiene un pI específico, que es el pH al cual su carga neta es cero, por ende, la solubilidad del péptido suele ser mínima en su pI.

• Hidrofobicidad e Hidrofilicidad: La proporción y la distribución de aminoácidos con cadenas laterales hidrofóbicas e hidrofílicas a lo largo de la secuencia del péptido determinan su solubilidad en agua y su capacidad para interactuar con lípidos y otras moléculas hidrofóbicas o hidrofílicas. Un péptido rico en aminoácidos hidrofóbicos tenderá a ser menos soluble en agua y podría interactuar con membranas celulares.

• Formación de Enlaces de Hidrógeno: Los grupos amino y carboxilo del enlace peptídico, así como los grupos funcionales presentes en las cadenas laterales de ciertos aminoácidos (serina, treonina, asparagina, glutamina, etc.), pueden participar en la formación de puentes de hidrógeno con el agua, con otros péptidos o con otras moléculas biológicas.

• Capacidad de Formar Interacciones Iónicas: La presencia de aminoácidos con cadenas laterales cargadas (ácido aspártico, ácido glutámico, lisina, arginina, histidina) permite a los péptidos interactuar con otras moléculas cargadas, como iones, proteínas o ácidos nucleicos, a través de interacciones electrostáticas.

Ejemplos de péptidos:

• Glutatión: Un tripéptido (glutamato-cisteína-glicina) que actúa como un potente antioxidante, protegiendo las células del daño causado por los radicales libres y participando en la desintoxicación.

• Carnitina: Un dipéptido (derivado de lisina y metionina) esencial para el transporte de ácidos grasos al interior de las mitocondrias para su oxidación y producción de energía.

• TRH (Hormona liberadora de tirotropina): Un tripéptido (piroglutamato-histidina-prolina) secretado por el hipotálamo que estimula la liberación de TSH (hormona estimulante de la tiroides) por la hipófisis.

(Péptido, s. f.)

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Conclusión

En conclusión, los aminoácidos son los bloques de construcción fundamentales de las proteínas, desempeñando roles esenciales en la estructura, función y diversidad de estas macromoléculas vitales, por ende, su importancia radica en ser constituyentes proteicos, precursores de otras moléculas biológicas clave (neurotransmisores, hormonas, bases nitrogenadas, porfirinas), fuentes de energía en condiciones específicas y participantes activos en rutas metabólicas cruciales. Por otro lado, los péptidos, cadenas cortas de aminoácidos, actúan como mensajeros y reguladores biológicos con funciones especializadas como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento, agentes vasoactivos, antimicrobianos y antioxidantes, demostrando su papel crucial en la comunicación y homeostasis celular.

Referencias Bibliográficas

Aminoácidos: MedlinePlus enciclopedia médica. (s. f.). https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002222.htm

Péptido. (s. f.). Genome.gov. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Peptido

¿Qué son los aminoácidos? Nutrientes esenciales para toda la vida | Explicación de los aminoácidos | Aminoácidos | Sitio web global de Grupo Ajinomoto - Comer bien, vivir bien. (s. f.). The Grupo Ajinomoto Global Website - Comer Bien, Vivir Bien. https://www.ajinomoto.com/es/amino-acids/what-are-amino-acids