Biomoléculas Esenciales: Estructura, Función y Clasificación de Proteínas y Enzimas

Biomoléculas: Pilares de la Vida

Las biomoléculas son estructuras grandes y complejas que constituyen la vida de un organismo. Elementos como el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N) representan el 99% de la masa total de la mayoría de los organismos, y se encuentran entre los 22 elementos presentes en la corteza terrestre.

Tipos Fundamentales de Biomoléculas y sus Funciones

• Aminoácidos (AA): Con grupos amino y carboxilo, son la base para la formación de proteínas, esenciales para la construcción de músculos.
• Azúcares: Contienen grupos hidroxilo (OH) y forman los carbohidratos, principales almacenadores de energía.
• Ácidos Grasos: Componentes de los lípidos, que sirven para el almacenamiento de energía y como componentes estructurales de membranas.
• Nucleótidos: Unidades de los ácidos nucleicos, encargados de guardar la información genética.

Proteínas: Versatilidad y Funciones Vitales

Las proteínas intervienen en el crecimiento y mantenimiento de los tejidos, y poseen funciones energéticas y funcionales, liberando aproximadamente 4 kcal/g por proteína metabolizada.

Se definen como sustancias cuaternarias complejas de alto peso molecular, formadas principalmente por alfa-aminoácidos (α-AA) unidos por enlaces peptídicos. Comparten varias características en común:

• Todas están formadas por alfa-aminoácidos (α-AA).
• Se sintetizan de forma natural en todas las células.
• Se encuentran en un estado dinámico de construcción y destrucción continua.

Funciones Específicas de las Proteínas

• Nucleoproteínas: De su actividad depende la distribución de las células y el traspaso de caracteres hereditarios.
• Enzimas: La actividad enzimática de las células está a cargo de proteínas que funcionan como catalizadores, determinando la velocidad y acción metabólica.
• Hemoglobina: Tiene la capacidad de fijar el oxígeno molecular y efectuar el transporte de gases en los seres vivos.
• Hormonas: Son proteínas, específicamente las que se forman en la hipófisis, regulando diversas funciones corporales.
• Anticuerpos: Son de vital importancia dentro de los mecanismos de defensa del organismo.
• Proteínas Contráctiles: La actina o la miosina son proteínas que intervienen en la contracción muscular.

Aminoácidos Esenciales: Los 10 Indispensables

Los aminoácidos esenciales son aquellos que el cuerpo no puede sintetizar por sí mismo y deben ser obtenidos a través de la dieta. La lista incluye:

• Isoleucina
• Leucina
• Lisina
• Metionina
• Cistina
• Fenilalanina
• Tirosina
• Treonina
• Triptófano
• Valina

Clasificación de las Proteínas según su Función

1. Proteínas Estructurales: Como la prolina, hidroxiprolina y glicina, son resistentes a la tensión. Ejemplos incluyen el colágeno (presente en cartílago y hueso). Los tipos alfa forman partes estructurales duras como las uñas y los cuernos, mientras que los tipos beta forman estructuras menos duras como el pelo y la lana.
2. Proteínas Contráctiles: Son responsables de la contracción de los músculos, como la actina, miosina y dineína.
3. Proteínas de Inmunidad y Defensa: Importantes para la salud y la coagulación de la sangre.
   • Anticuerpos: Reaccionan con los antígenos para realizar la acción de defensa.
   • Fibrinógeno: Forma la fibrina durante el proceso de coagulación.
   • Trombina: Participa en el mecanismo de coagulación.
4. Hormonas: Se sintetizan en las glándulas. Ejemplos: insulina y oxitocina.
5. Proteínas de Transporte: Ejemplos: hemoglobina (transporta oxígeno) y albúmina sérica (transporta ácidos grasos en la sangre).
6. Enzimas: Son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas.

Clasificación de los Aminoácidos

• Aminoácidos Aromáticos: Tienen un grupo benceno (fenilalanina y tirosina).
• Aminoácidos Heterocíclicos: Presentan ciclos diferentes (histidina, triptófano, prolina e hidroxiprolina).
• Aminoácidos Alifáticos: Incluyen los monoamino monocarboxílicos (glicina, alanina, valina, leucina, serina, isoleucina y prolina).
• Aminoácidos Azufrados: Son aminoácidos que contienen azufre (metionina, cisteína, cistina).

Enlace Peptídico

Los enlaces peptídicos son los enlaces entre aminoácidos que forman las proteínas. Resultan de la reacción del grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino (R-NH₂) de otro, liberando una molécula de agua.

Dato: La hemoglobina, una proteína de transporte, está compuesta por aproximadamente 600 aminoácidos.

Punto Isoeléctrico

El punto isoeléctrico (pI) es el valor de pH en el cual la concentración de la forma catiónica de un aminoácido es igual a la de la forma aniónica. En este pH, el aminoácido no se desplazará en un campo eléctrico.

Enzimas: Clasificación y Función

Existen aproximadamente 200 enzimas en el cuerpo, cuya actividad es a menudo ayudada por vitaminas y hormonas.

Clasificación EC (Comisión de Enzimas)

La clasificación de las enzimas se basa en un código numérico (EC) que indica su función:

• Primer dígito: Clase principal de la enzima.
• Segundo dígito: Subclase.
• Tercer dígito: Acción específica.
• Cuarto dígito: Representa al sustrato.

Las seis clases principales de enzimas son:

1. Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de transferencia de electrones.
2. Transferasas: Transfieren grupos funcionales de una molécula a otra.
3. Hidrolasas: Catalizan reacciones de hidrólisis (ruptura con agua).
4. Liasas: Catalizan la adición a los dobles enlaces o la eliminación de grupos para formar dobles enlaces.
5. Isomerasas: Catalizan cambios en el grupo funcional, transformando un isómero en otro.
6. Ligasas: Catalizan la formación de enlaces con gasto de moléculas de ATP.