Módulo 5.1. Naturaleza, tipos y propiedades nutricionales de las proteínas.

3.2.5. Según su carga neta y su polaridad

 

Como se deduce de su estructura fundamental (véase la figura 5.3), en todos los aminoácidos conviven un grupo ácido carboxílico (COOH), capaz de liberar hidrogeniones (H+) cargándose negativamente (COO), y un grupo amino (NH2), capaz de captar H+ del medio y cargarse positivamente (NH3+). En ausencia de agua ambas cargas se neutralizan  dando lugar a un compuesto eléctricamente neutro denominado zwitterión. No obstante, en el organismo los aminoácidos interaccionan con un medio acuoso rico en hidrogeniones procedentes de procesos metabólicos acoplados de reducción-oxidación que implican un intenso trasiego de H+ (pensemos en el ciclo de Krebs y en la fosforilación oxidativa). Precisamente, la concentración de H+ en los líquidos orgánicos (intracelular, intersticial y sangre) es la que determina el pH corporal, de cuyo mantenimiento en valores cercanos a 7,4 depende la Vida, (véase el capítulo 1, el apartado 5.1).

Junto con otros sistemas reguladores (amortiguadores) los aminoácidos juegan un papel importante en el mantenimiento del pH al ser capaces, por un lado, de captar H+ y cargarse positivamente contrarrestando pequeñas disminuciones del pH (tendencia a la acidez por exceso de H+) y, por otro lado, de ceder H+ al medio, cargarse negativamente y contribuir de este modo a nivelar pequeños incrementos del pH (tendencia a la alcalosis o basicidad por escasez de H+ y aumento relativo de OH). No obstante, aparte de estas mínimas variaciones, cada aminoácido presenta su propio equilibrio eléctrico en un medio acuoso de pH constante en torno a 7 como es el del organismo.  Así se diferencian los aminoácidos sin carga neta o neutros (alanina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, metionina, prolina, triptófano, glicina, serina, treonina, tirosina, cisteína, asparragina y glutamina), los aminoácidos aniónicos, que se comportan como ácidos débiles presentando carga negativa al contar con grupos carboxilo situados en la cadena R (aspartato y glutamato) y, por último, los aminoácidos catiónicos, que ejercen como bases débiles cargadas positivamente ya que poseen grupos amino en la cadena R (lisina, arginina e histidina).

  • Algo a tener en cuenta:

Entre los aminoácidos con carga neta se establecen fuerzas electrostáticas de atracción o de repulsión que, como se verá,  tienen su importancia de cara a la estabilidad y a la estructura proteicas.

A su vez, entre los aminoácidos sin carga se diferencian los apolares y los polares. Los primeros carecen en su cadena R de grupos polares (afines al agua) siendo, por tanto, menos hidrosolubles (alanina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, prolina, triptófano y la glicina). En cambio los aminoácidos polares (serina, treonina, tirosina, cisteína, asparragina, glutamina y, en cierto modo, la metionina) cuentan en su cadena R con grupos polares como, por ejemplo, hidroxilo o sulfidrilo, que les confieren una mayor solubilidad. (Véase la figura 5.4)

  • Algo a tener en cuenta:

La menor solubilidad de ciertos aminoácidos en el medio acuoso, determina la aparición de interacciones hidrofóbicas entre aminoácidos apolares (como ocurre con las grasas que forman una gota que flota en el agua). Tales asociaciones también contribuyen a la estructura proteica. (Véase el capítulo 2, el apartado 3.1.3)

 Figura 5.5. Aminoácidos cesión y captación de hidrogeniones

  • Algo a tener en cuenta:

Como ya se ha comentado, las variaciones en la concentración de H+ de los diversos medios orgánicos se dan como consecuencia de los procesos metabólicos de  intercambio de H+  y oxígeno entre moléculas (procesos de  óxido-reducción en los que una sustancia se oxida cediendo electrones y se reduce  captándolos). Así, por ejemplo, la producción de energía química (ATP) depende básicamente de la acumulación de poder reductor, es decir, de nucleótidos reducidos como el NADH, NADPH y el FADH2 capaces de albergar los hidrogeniones “arrancados” de la materia (nutrientes) y de posibilitar su unión con el oxígeno para dar lugar a agua (H2O), siendo este proceso la principal fuente de energía gracias a la cual es posible la síntesis de ATP. Asimismo, se requiere la cesión de electrones (poder reductor) para la síntesis de grasas y de otros compuestos orgánicos. 

* Nota:  Para entender el concepto de pH y sus principales mecanismos de regulación, véase el capítulo 1, el apartado 5.1.

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