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Péptidos, Polipéptidos, y Proteínas

Péptidos y Proteínas

Los péptidos consisten de dos o más aminoácidos. Los polipéptidos y las proteínas son cadenas de más de diez aminoácidos, pero los péptidos que contienen más de cincuenta aminoácidos se clasifican como proteínas.

Hormona humana del crecimiento  
Hormona humana del crecimiento 

Algunas Hormonas Peptídicas Importantes
   Hormona Número de
aminoácidos
   Función
Insulina 51 Reduce el nivel de glucosa en la sangre, promueve el almacenamiento de glucosa como glucógeno y grasa. El ayuno disminuye la producción de insulina.
Glucagón 29 Aumenta el nivel de glucosa en la sangre. El ayuno aumenta la producción de glucagón.
Ghrelin 28 Estimula la liberación de la hormona del crecimiento, aumenta la sensación de hambre.
Leptina 167 Su presencia suprime la sensación de hambre. El ayuno disminuye los niveles de leptina
Hormona del crecimiento 191 La Hormona de Crecimiento Humano (HGH), también llamada somatotropina, promueve la absorción de aminoácidos por las células y regula el desarrollo del cuerpo. Los niveles de la hormona de crecimiento aumentan durante el ayuno.
Prolactina 198 Inicia y mantiene la lactancia en los mamíferos
Lactógeno placental humano (HPL) 191 Producido por la placenta en las etapas finales de la gestación
Hormona luteinizante 204 Induce la secreción de testosterona
Hormona foliculoestimulante (FSH) 204 Induce la secreción de testosterona y dihidrotestosterona
Gonadotropina coriónica 237 Producido después de la implantación de un huevo en la placenta
Hormona estimulante del tiroides (tirotropina) 201 Estimula la secreción de tiroxina y triyodotironina
Hormona Adrenocorticotrópica 39 Estimula la producción de esteroides por la corteza suprarrenal (cortisol y corticosterona)
Vasopresina 9 Aumenta la reabsorción de agua en las células de los túbulos renales (hormona antidiurética)
Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly
Oxitocina 9 Provoca la contracción de las células en las glándulas mamarias para producir leche y estimula los músculos uterinos durante el parto
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly
Angiotensina II 8 Regula la presión arterial a través de la vasoconstricción
Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe
Hormona paratiroidea 84 Aumenta los niveles de iones de calcio en los fluidos extracelulares
Gastrina 14 Regula la secreción de ácido gástrico y pepsina, una enzima digestiva que consta de 326 aminoácidos

Las hormonas peptídicas se producen por las glándulas endocrinas (hipófisis, tiroides, pineal, suprarrenales, páncreas) o por varios órganos como el riñón, estómago, intestino, placenta, o el hígado. Las hormonas peptídicas pueden tener estructuras complejas y retorcidas conteniendo cientos de aminoácidos. Los siguientes gráficos ilustran la estructura química de la insulina humana y su forma tridimensional. La insulina está hecha de dos secuencias de aminoácidos. La Cadena A tiene 21 aminoácidos, y la Cadena B tiene 30 aminoácidos. Las cadenas están unidas entre sí a través de los átomos de azufre de la cisteína (Cys). Las hormonas peptídicas por lo general son diferentes para cada especie, pero pueden tener similitudes. La insulina humana es idéntica a la insulina de cerdo, excepto que el último aminoácido de la cadena B del cerdo es alanina (Ala) en véz de treonina (Thr).

Insulina Humana

Estructura química de la Insulina Humana


Insulina (Representación de cinta) Insulina (Representación con enlaces lineales)
Representación de cinta
muestra la forma de enlaces peptídicos
Representación con enlaces lineales
muestra todos los átomos

Insulina (Representación globular)
Representación globular
muestra la forma externa

¿Cómo se crean las proteínas?

El código genético en el ADN (ácido desoxirribonucleico) establece las instrucciones para la construcción de las proteínas. En el decenio de 1960, Marshal Nirenberg de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) dedujo la correspondencia entre el ADN y las proteínas. El ADN consiste de largas secuencias moleculares compuestas de cuatro bases nucleótidas: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Timina (T). Cada combinación de tres bases, un codón de ADN, corresponde a un aminoácido específico. Dado a que hay 64 combinaciones diferentes de tres bases nucleótidas y solamente 20 aminoácidos, algunas combinaciones no tienen asignaciones únicas. El código genético se aplica a la inmensa mayoría de los genes en los animales, plantas y microorganismos. Los mismos codones corresponden a los mismos aminoácidos y las mismas señales para iniciación y terminación, pero en algunos casos raros, uno o dos de los tres codones para terminación son asignados a un aminoácido.


Bases Nucleótidas
adenina cytosina guanina timina
Adenina (A) Citosina (C) Guanina (G) Timina (T)

Estructura química del ADN

El ADN consiste de bases nucleótidas unidas a desoxirribosa y conectadas por grupos fosfato que forman una hélice doble. Las bases en el centro de la hélice de ADN siempre ocurren en pares complementarios. La citosina se enlaza a la guanina, y la timina se enlaza a la adenina por medio de enlaces de hidrógeno (ilustrados como líneas punteadas). James Watson y Francis Crick describieron la estructura del ADN en 1953, y recibieron el Premio Nobel en 1962 por este descubrimiento.

Estructura química del ADN ADN doble hélice
Ponga el cursor sobre
la figura para animarla.

Las bases nucleótidas en el centro de la hélice de ADN están flanqueadas por unidades de desoxirribosa enlazadas por grupos fosfato. La ilustración a la derecha representa el oxígeno en rojo, el nitrógeno en azul, y el fósforo en anaranjado.

Transcripción de ADN a ARNm, y de ARNm a proteínas

El mecanismo para la producción de proteínas es análogo al proceso de impresión indirecta, donde la imagen en una plancha se cubre con tinta y se transfiere a una mantilla de caucho, y finalmente, se pasa por presión al papel para producir la imagen final. Semejantemente, la secuencia de nucleótidos de ADN no se utiliza directamente en la síntesis de proteínas. Primero, la molécula de ADN se transcribe a una secuencia de bases complementarias llamadas Ácido Ribonucleico mensajero (ARNm) que se utiliza para construir las proteínas. ¿Como se forman los péptidos? La transcripción comienza cuando los enlaces de hidrógeno de la doble hélice de ADN se rompen y cada base nucleótida encuentra una base complementaria para construir la molécula de ARNm. La guanina se une a la citosina y la citosina se une con guanina. La timina se une a la adenina, pero la adenina, que normalmente se une con timina, se une con Uracil (U) durante la transcripción. Por ejemplo, la secuencia de ADN GATACC se transcribe en la secuencia complementaria de ARNm CUAUGG que genera la secuencia de aminoácidos Leu-Trp. La siguiente tabla muestra la correspondencia entre los aminoácidos y los codones de ARNm.


uracil    
Uracil (U)
DNA transcription
La transcripción del ADN

El Código Genético
Aminoácido Abrev. CdUL Codones de ARNm
Alanina Ala A GCA GCC GCG GCU
Arginina Arg R AGA AGG CGA CGC CGG CGU
Asparagina Asn N AAC AAU
Ácido aspártico Asp D GAC GAU
Cisteina Cys C UGC UGU
Ácido glutámico Glu E GAA GAG
Glutamina Gln Q CAA CAG
Glicina Gly G GGA GGC GGG GGU
Histidina His H CAC CAU
Isoleucina Ile I AUA AUC AUU
Leucina Leu L CUA CUC CUG CUU UUA UUG
Lisina Lys K AAA AAG
Metionina* Met M AUG
Fenilalanina Phe F UUC UUU
Prolina Pro P CCA CCC CCG CCU
Serina Ser S AGC AGU UCA UCC UCG UCU
Treonina Thr T ACA ACC ACG ACU
Triptófano Trp W UGG
Tirosina Tyr Y UAC UAU
Valina Val V GUA GUC GUG GUU
Codones para terminación     UAA UAG UGA

CdUL es el Código de Una Letra utilizado para representar a los aminoácidos
  en las bases de datos de proteínas.
Ejemplo: El código de una letra para el glucagón humano es:
     HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNT
Letras de los codones: A = Adenina, C = Citosina, G = Guanina, U = Uracil
* AUG es el codón de iniciación cuando ocurre al principio de un gen.


Perfiles de aminoácidos en las proteínas alimentarias

La siguiente tabla muestra los perfiles típicos de aminoácidos en algunos alimentos y suplementos dietéticos. Los porcentajes son promedios de varios productos comerciales. La caseína y el suero lácteo son proteínas provenientes de la leche. La caseína es la proteína que se precipita durante la fabricación del queso. El suero lácteo es la parte acuosa de la leche que se queda al separar la caseína.


Porcentaje (%) de aminoácidos por peso
Aminoácido Tipo de proteína
 clara de huevo   atún   carne vacuna   pollo   suero lácteo   caseina   soja   levadura 
 alanina 6.6 6.0 6.1 5.5 5.2 2.9 4.2 8.3
 arginina 5.6 6.0 6.5 6.0 2.5 3.7 7.5 6.5
 ácido aspartico  8.9 10.2 9.1 8.9 10.9 6.6 11.5 9.8
 cistina 2.5 1.1 1.3 1.3 2.2 0.3 1.3 1.4
 ácido glutamico  13.5 14.9 15.0 15.0 16.8 21.5 19.0 13.5
 glicina 3.6 4.8 6.1 4.9 2.2 2.1 4.1 4.8
 histidina * 2.2 2.9 3.2 3.1 2.0 3.0 2.6 2.6
 isoleucina * 6.0 4.6 4.5 5.3 6.0 5.1 4.8 5.0
 leucina * 8.5 8.1 8.0 7.5 9.5 9.0 8.1 7.1
 lisina * 6.2 9.2 8.4 8.5 8.8 3.8 6.2 6.9
 metionina * 3.6 3.0 2.6 2.8 1.9 2.7 1.3 1.5
 fenilalanina *  6.0 3.9 3.9 4.0 2.3 5.1 5.2 4.7
 prolina 3.8 3.5 4.8 4.1 6.6 10.7 5.1 4.0
 serina 7.3 4.0 3.9 3.4 5.4 5.6 5.2 5.1
 treonina * 4.4 4.4 4.0 4.2 6.9 4.3 3.8 5.8
 triptófano * 1.4 1.1 0.7 1.2 2.2 1.3 1.3 1.6
 tyrosina 2.7 3.4 3.2 3.4 2.7 5.6 3.8 5.0
 valina * 7.0 5.2 5.0 5.0 6.0 6.6 5.0 6.2
* Aminoácidos esenciales

Los análisis de aminoácidos en los productos alimenticios reportan la cistina en lugar de cisteína. La cistina es un aminoácido que se forma por la oxidación de dos moléculas de cisteína.

HOOC-CH(NH2)CH2-S-S-CH2CH(NH2)COOH
Cistina

La proteína de clara de huevo tiene uno de los mejores perfiles de aminoácidos para la nutrición humana. Las proteínas vegetales generalmente tienen menor contenido de algunos aminoácidos esenciales como lisina y metionina. La proteína de soja es una de las mejores proteínas vegetales, pero sin embargo, la diferencia más destacada en esta tabla es la proporción de la metionina que es un aminoácido esencial con azufre. La proteína de clara de huevo tiene aproximadamente tres veces más metionina que la proteína de soja. La información para levadura se basa en la "levadura de cerveza" (Saccharomyces Cervisiae).


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Fuentes

  1. J.D. Watson and F.H.C. Crick., Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid, Nature, No. 4356, April 25, 1953.
  2. Nirenberg MW, Matthaei JH, Jones OW, Martin RG, Barondes SH, Approximation of genetic code via cell-free protein synthesis directed by template RNA, Fed Proc., 1963 Jan-Feb; 22:55-61.
  3. USDA National Nutrient Database for Standard Reference


© Copyright  - Antonio Zamora

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