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Fundamentos Celulares: La Importancia de las Proteínas

Las proteínas, cuyo término proviene del griego “proteios" que significa fundamental o esencial, son elementos indispensables para el correcto desarrollo y funcionamiento de las células que componen el organismo (Chuan, 2021). Estas biomoléculas, formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, pueden contener también otros elementos químicos como por ejemplo azufre, fósforo, hierro, magnesio o cobre en ciertas estructuras proteicas (Sánchez Amador, 2020). Las proteínas tienen una gran diversidad estructural y funcional, y se pueden clasificar en diferentes tipos según su papel en el organismo (Chuan, 2021). En correspondencia con Chuan (2021), algunas proteínas actúan como hormonas, como por ejemplo la insulina, que regula los niveles de azúcar en sangre; otras funcionan como enzimas, verbigracia las lipasas, que intervienen en los procesos digestivos; y otras tienen un papel defensivo, como los anticuerpos, que combaten las infecciones.

Desde el punto de vista fisiológico, las proteínas son los componentes principales de la célula, y se necesitan para la reparación de tejidos, el crecimiento, la división celular y otras muchas funciones relacionadas con la estructura física de los seres vivos (Sánchez Amador, 2020). Por eso, se recomienda que de un 10% a un 15 % de la dieta de cualquier ser humano esté compuesta por proteínas (Sánchez Amador, 2020). Estas macromoléculas esenciales para la vida se encuentran en múltiples alimentos, como el salmón, los huevos, la leche, las legumbres, la ternera y muchos más (Sánchez Amador, 2020). De conformidad con Koshland & Haurowitz (2024), los químicos reconocieron la importancia de las proteínas a principios del siglo XIX, y el químico sueco Jöns Jacob Berzelius acuñó el término proteína en el año 1838.



Aminoácidos: La Esencia de las Proteínas

Las proteínas están compuestas por unidades básicas llamadas aminoácidos (Sánchez Amador, 2020). Estas moléculas tienen una estructura química que consiste en un carbono central, un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un radical químico variable. De esta manera, se asemejan a una "cruz" química con una estructura tetraédrica en el espacio tridimensional. En correspondencia con Sánchez Amador (2020), se encuentran veinte aminoácidos diferentes, los cuales se combinan de diversas maneras mediante enlaces peptídicos para originar las proteínas (cadenas polipeptídicas) que existen en la naturaleza.

Los aminoácidos se pueden clasificar en dos tipos: esenciales y no esenciales (Sánchez Amador, 2020). Los esenciales son aquellos que el organismo no puede sintetizar y que por lo tanto deben obtenerse a través de la dieta (Sánchez Amador, 2020). Es importante señalar que la “esencialidad" de cada uno depende del tipo de ser vivo que se considere, pues las diferentes vías metabólicas de las especies hacen que unas requieran ciertos compuestos que otras no. Por otro lado, los aminoácidos no esenciales son aquellos que el organismo puede producir (principalmente en el hígado) a partir de intermediarios por transaminación, y que por lo tanto no son imprescindibles en la dieta. Por último, de conformidad con Sánchez Amador (2020), existen aminoácidos condicionalmente esenciales, es decir, aquellos que se necesitan en la ingesta diaria en ciertos contextos y situaciones específicas.



Estructura

Formadas por cadenas lineales de aminoácidos, las proteínas son macromoléculas de gran tamaño que pueden tener entre cien y trescientos de estos componentes, o incluso más (Chuan, 2021). La función específica de cada proteína en el organismo depende de los aminoácidos que la constituyen y del orden en que se encuentran (Chuan, 2021). A pesar de que todavía no se pueden explicar todas las funciones de una proteína a partir de su secuencia de aminoácidos, Koshland & Haurowitz (2024) mencionan que las propiedades de estas biomoléculas determinan las correlaciones entre la estructura y la función de las proteínas.

Las proteínas comparten un mismo esqueleto químico central, que consiste en una cadena lineal de aminoácidos (Sánchez Amador, 2020). A esta se le llama "estructura primaria", y es la que condiciona la naturaleza y la función de la proteína en el organismo (Sánchez Amador, 2020). Según Koshland & Haurowitz (2024), la estructura primaria de una proteína se define por su secuencia de aminoácidos, sin considerar la disposición espacial de la cadena de péptidos.

Sin embargo, las proteínas también tienen otras estructuras más complejas, que resultan del plegamiento de la macromolécula, su configuración tridimensional y otros factores (Sánchez Amador, 2020). Así, se distinguen la estructura secundaria, la terciaria y la cuaternaria (Sánchez Amador, 2020). La estructura secundaria se refiere a la disposición espacial de la cadena de péptidos principal, sin tener en cuenta las cadenas laterales u otros segmentos de la misma (Koshland & Haurowitz, 2024). La estructura terciaria se relaciona con la conformación de las cadenas laterales y otros segmentos adyacentes de la cadena principal, sin considerar las cadenas peptídicas vecinas. Finalmente, conforme con Koshland & Haurowitz (2024), la estructura cuaternaria se aplica a la disposición de subunidades idénticas o diferentes de una proteína grande, donde cada subunidad es una cadena de péptidos separada.



Funciones

Las proteínas varían según la especie y el órgano de origen (Koshland & Haurowitz, 2024). Por ejemplo, las proteínas que se encuentran en los músculos de un organismo no son las mismas que las que se hallan en su cerebro o su hígado (Koshland & Haurowitz, 2024). Sin embargo, según Sánchez Amador (2020), todas las proteínas tienen funciones esenciales para el desarrollo y mantenimiento de las células, y se pueden clasificar según las tareas que realizan.

Entre las funciones más importantes de las proteínas se encuentran: la catálisis, la regulación, la protección y la estructura (Sánchez Amador, 2020). La catálisis se refiere a la capacidad de las proteínas, especialmente las enzimas, de acelerar las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo. La regulación se relaciona con el papel de las proteínas, como las hormonas, de mantener el equilibrio del organismo y de intervenir en diversas funciones físicas y conductuales. La protección se debe a la función inmunológica de las proteínas, como los anticuerpos, que defienden al cuerpo de agentes externos. La estructura se basa en la formación de las proteínas, como el colágeno, la tubulina y la queratina, que constituyen las partes físicas que caracterizan a los seres vivos. Además de estas funciones, las proteínas también pueden actuar como transportadoras, motoras, pigmentarias, energéticas y otras más. En conclusión, conforme con Sánchez Amador (2020), las proteínas son indispensables para casi todos los procesos biológicos que se dan en la vida.



Clasificación

Según su Origen

Las proteínas se pueden clasificar de acuerdo con su procedencia en dos grupos principales: las de origen animal y las de origen vegetal (Corbin, 2016). Se denomina proteínas animales a las que se obtienen de los animales, como por ejemplo el huevo o la carne de cerdo. En correspondencia con Corbin (2016), se denomina proteínas vegetales a las que se obtienen de los vegetales, verbigracia las legumbres, las harinas de trigo o los frutos secos.

Según su Función

Las proteínas se pueden clasificar según su función en diferentes tipos (Corbin, 2016). Por un lado, están las proteínas hormonales, que son secretadas por las glándulas endocrinas y actúan como mensajeros químicos entre las células, regulando diversos procesos fisiológicos. Por otro lado, están las proteínas enzimáticas o catalizadoras, las cuales aceleran las reacciones metabólicas en las células, facilitando funciones como la digestión, la desintoxicación hepática o la conversión de glucógeno en glucosa. De la misma manera, existen las proteínas estructurales, también conocidas como proteínas fibrosas, que forman parte de los tejidos y órganos, otorgándoles resistencia y elasticidad. De conformidad con Corbin (2016), entre ellas se encuentran el colágeno, la queratina y la elastina, que se localizan en el tejido conjuntivo, óseo, cartilaginoso, capilar, ungueal, dental y cutáneo.

Otras proteínas importantes son las defensivas, que tienen una función inmunitaria o de anticuerpo, protegiendo al organismo de las infecciones por bacterias, virus y otros microorganismos patógenos (Corbin, 2016). Estas proteínas se producen en los glóbulos blancos y se encargan de reconocer y neutralizar a los agentes invasores. Además, hay proteínas de almacenamiento, que se ocupan de guardar iones minerales como el potasio o el hierro, que son esenciales para el equilibrio celular. También hay proteínas de transporte, que se dedican a llevar minerales y otras sustancias a las células, como la hemoglobina, que transporta el oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos. Asimismo, hay proteínas receptoras, que se sitúan en la membrana celular y controlan el paso de sustancias al interior de la célula, como las neuronas GABAérgicas, que tienen receptores proteicos específicos para el neurotransmisor GABA. Finalmente, según Corbin (2016), hay proteínas contráctiles o motoras, que regulan el movimiento y la fuerza del corazón y los músculos.

Según su Conformación

Las proteínas son moléculas que tienen una orientación tridimensional específica en el espacio, determinada por la rotación de los grupos característicos que las componen (Corbin, 2016). Según esta conformación, las proteínas se pueden clasificar en dos tipos principales: las proteínas fibrosas y las proteínas globulares. Las proteínas fibrosas se caracterizan por tener cadenas polipeptídicas alineadas paralelamente, formando estructuras resistentes e insolubles en agua y soluciones salinas. Algunos ejemplos de estas proteínas son el colágeno y la queratina. Las proteínas globulares, por el contrario, se caracterizan por tener cadenas polipeptídicas enrolladas sobre sí mismas, formando estructuras esféricas y solubles en agua. Según Corbin (2016), estas proteínas suelen tener funciones de transporte, como la hemoglobina, que lleva el oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos.

Según su Composición

Finalmente, las proteínas también se pueden clasificar según su composición, es decir, según los componentes que las integran (Corbin, 2016). Según este criterio, las proteínas se pueden dividir en dos grupos: las holoproteínas o proteínas simples, y las heteroproteínas o proteínas conjugadas. Las holoproteínas son aquellas que están formadas únicamente por aminoácidos. Las heteroproteínas son aquellas que, además de aminoácidos, contienen otros componentes no aminoácidos, que se denominan grupos prostéticos. En correspondencia con Corbin (2016), algunos ejemplos de heteroproteínas son las glucoproteínas, que tienen azúcares en su estructura; las lipoproteínas, las cuales tienen lípidos; las nucleoproteínas, que están unidas a un ácido nucleico, como los cromosomas y los ribosomas; las metaloproteínas, las cuales contienen uno o más iones metálicos, como algunas enzimas; y las hemoproteínas o cromoproteínas, que tienen un grupo hemo, como la hemoglobina.



Referencias

  1. Chuan, A. (2021, agosto 5). Proteínas de Alto Valor Biológico: Qué son, Características y sus Fuentes. Psicología y Mente. https://psicologiaymente.com/nutricion/proteinas-alto-valor-biologico

  2. Corbin, J. A. (2016, noviembre 1). Los 20 Tipos de Proteínas y sus Funciones en el Organismo. Psicología y Mente. https://psicologiaymente.com/nutricion/tipos-de-proteinas

  3. Koshland, D. E., & Haurowitz, F. (2024). Protein. En Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/protein

  4. Sánchez Amador, S. A. (2020, octubre 14). Proteínas: Qué son y Cómo Influyen en el Funcionamiento del Organismo. Psicología y Mente. https://psicologiaymente.com/nutricion/proteinas

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