Aminoácidos: qué son, funciones, tipos y esenciales

Descubre qué son los aminoácidos, sus funciones, tipos y cuáles son esenciales para el cuerpo. Guía clara y práctica para entender proteínas, nutrición y salud.

Autor: Leandro Alegsa

Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas. En los eucariotas, hay 20 aminoácidos estándar con los que se fabrican casi todas las proteínas.

En bioquímica, un aminoácido es cualquier molécula que tiene grupos funcionales amina (NH 2+R) y carboxilo (C=O). En bioquímica, este término se refiere a los alfa-aminoácidos con la fórmula general H 2NCHRCOOH, donde R es uno de los muchos grupos laterales (ver diagrama).

Se conocen unos 500 aminoácidos. Para los animales, lo más importante que hacen los aminoácidos es crear proteínas, que son cadenas muy largas de aminoácidos. Cada proteína tiene su propia secuencia de aminoácidos, y esa secuencia hace que la proteína tenga diferentes formas y funciones. Los aminoácidos son como el alfabeto de las proteínas; aunque sólo tengas unas pocas letras, si las conectas, puedes hacer muchas frases diferentes.

Nueve de los 20 aminoácidos estándar son aminoácidos "esenciales" para el ser humano. El cuerpo humano no puede fabricarlos (sintetizarlos) a partir de otros compuestos, por lo que deben tomarse como alimento. Otros pueden ser esenciales para algunas edades o condiciones médicas. Los aminoácidos esenciales también pueden diferir entre especies. Los herbívoros tienen que obtener sus aminoácidos esenciales de su dieta, que para algunos es casi totalmente de hierba. Los rumiantes, como las vacas, obtienen algunos aminoácidos a través de los microbios de las dos primeras cámaras del estómago.

Estructura y propiedades básicas

Cada aminoácido proteico tiene un carbono alfa (Cα) unido a cuatro grupos distintos: un grupo amino (‑NH2), un grupo carboxilo (‑COOH), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral variable denominada grupo R. La cadena R determina las propiedades químicas de cada aminoácido (polares, apolares, cargados, etc.).

  • Zwitterión: a pH fisiológico muchos aminoácidos existen como zwitteriones, con el grupo amino protonado (‑NH3+) y el carboxilo desprotonado (‑COO−), lo que afecta su solubilidad y comportamiento eléctrico.
  • Quiralidad: excepto la glicina, todos los aminoácidos proteicos son quirales y se encuentran en la forma L en las proteínas de los seres vivos.
  • Punto isoeléctrico (pI): cada aminoácido tiene un pH al que la suma de cargas es cero; esto influye en su migración en técnicas como la electroforesis.

Clasificación por propiedades de la cadena lateral (R)

  • No polares (hidrofóbicos): p. ej., glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptófano, metionina, prolina.
  • Polares no cargados: p. ej., serina, treonina, tirosina, asparagina, glutamina, cisteína.
  • Cargados negativamente (ácidos): aspartato (ácido aspártico), glutamato (ácido glutámico).
  • Cargados positivamente (básicos): lisina, arginina, histidina.

Formación de proteínas y estructuras superiores

Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos (reacción de condensación que elimina una molécula de agua) para formar péptidos y proteínas. La secuencia de aminoácidos determina la estructura primaria; interacciones locales forman hélices y láminas (estructura secundaria), el plegamiento tridimensional da la estructura terciaria, y la asociación de subunidades define la cuaternaria.

Funciones principales

  • Componentes de proteínas: función estructural, enzimática, de transporte, contráctil, etc.
  • Precursores metabólicos: neurotransmisores (p. ej., triptófano → serotonina; tirosina → dopamina/norepinefrina), hormonas (insulina, tiroideas) y pigmentos.
  • Fuente de energía: en ayuno prolongado algunos aminoácidos se oxidan para producir ATP.
  • Metabolismo del nitrógeno: participan en transaminaciones y en la eliminación de amonio (ciclo de la urea).
  • Señalización y regulación: algunos aminoácidos regulan rutas metabólicas o actúan como señales.

Aminoácidos esenciales, no esenciales y condicionalmente esenciales

En humanos, los 9 aminoácidos esenciales que deben obtenerse de la dieta son: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Otros como la arginina pueden ser condicionalmente esenciales (importantes en lactantes o en situaciones de crecimiento o enfermedad). La cisteína y la tirosina se consideran a veces condicionalmente esenciales porque pueden sintetizarse a partir de metionina y fenilalanina, respectivamente.

Las especies difieren en sus requisitos; por ejemplo, plantas y microorganismos pueden sintetizar aminoácidos que los humanos no pueden.

Aminoácidos no proteicos y aminoácidos especiales

Además de los ~20 aminoácidos proteicos comunes, existen alrededor de 500 aminoácidos conocidos en la naturaleza. Algunos no se incorporan en proteínas, pero sí cumplen funciones biológicas (p. ej., ácido gamma-aminobutírico, GABA). También hay aminoácidos especiales incorporados en proteínas por mecanismos genéticos particulares, como la selenocisteína (considerada el 21º aminoácido proteico) y la pirrolisina en ciertos microorganismos.

Biosíntesis y degradación

La biosíntesis de aminoácidos en plantas y microorganismos sigue rutas metabólicas diversas; los humanos y otros animales obtienen muchos aminoácidos de la dieta o los sintetizan mediante transaminaciones. La degradación de aminoácidos implica la eliminación del grupo amino (desaminación), convirtiendo el carbono restante en intermediarios que entran en el ciclo de Krebs o en la gluconeogénesis; el nitrógeno se excreta principalmente en forma de urea en mamíferos.

Importancia clínica y nutricional

  • Trastornos metabólicos: defectos en el metabolismo de aminoácidos causan enfermedades como la fenilcetonuria (incapacidad para metabolizar fenilalanina) o errores innatos del metabolismo que requieren dietas especiales.
  • Suplementación: en deportistas o en enfermedades catabólicas se usan suplementos de aminoácidos (p. ej., BCAA: leucina, isoleucina, valina) bajo indicación profesional.
  • Proteínas de la dieta: la calidad proteica depende de su contenido en aminoácidos esenciales; combinar alimentos (p. ej., cereales y legumbres) mejora el perfil de aminoácidos.

Resumen

Los aminoácidos son moléculas pequeñas pero clave: constituyen las proteínas, participan en rutas metabólicas, sirven como precursores de neurotransmisores y hormonas, y son esenciales para la nutrición. Comprender sus tipos, propiedades y funciones es fundamental para la biología, la medicina y la nutrición.

La estructura general de un α-aminoácido, con el grupo amino a la izquierda y el grupo carboxilo a la derecha.Zoom
La estructura general de un α-aminoácido, con el grupo amino a la izquierda y el grupo carboxilo a la derecha.

Estructura

Un aminoácido es una sustancia química orgánica. Está formado por un átomo de α-carbono unido covalentemente a cuatro grupos.

  • un átomo de hidrógeno
  • un grupo amino (-NH2)
  • un grupo carboxilo (-COOH)
  • un grupo variable R

Todos los aminoácidos tienen al menos un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH), excepto la prolina.

Expresión genética y bioquímica

Se trata de los aminoácidos proteinogénicos, que son los componentes básicos de las proteínas. Son producidos por la maquinaria celular codificada en el código genético de cualquier organismo.

Aminoácidos

Corto

Abbrev.

Codón(es)

Presencia en
proteínas humanas
(%)

Essential‡ en humanos

Alanina

A

Ala

GCU, GCC, GCA, GCG

7.8

No

Cisteína

C

Cys

UGU, UGC

1.9

Condicionalmente

Ácido aspártico

D

Asp

GAU, GAC

5.3

No

Ácido glutámico

E

Glu

GAA, GAG

6.3

Condicionalmente

Fenilalanina

F

Phe

UUU, UUC

3.9

Sí

Glicina

G

Gly

GGU, GGC, GGA, GGG

7.2

Condicionalmente

Histidina

H

Su

CAU, CAC

2.3

Sí

Isoleucina

I

Ile

AUU, AUC, AUA

5.3

Sí

Lisina

K

Lys

AAA, AAG

5.9

Sí

Leucina

L

Leu

UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG

9.1

Sí

Metionina

M

Met

AGO

2.3

Sí

Asparagina

N

Asn

AAU, AAC

4.3

No

Pirrolisina

O

Pyl

UAG*

0

No

Proline

P

Pro

CCU, CCC, CCA, CCG

5.2

No

Glutamina

Q

Gln

CAA, CAG

4.2

No

Arginina

R

Arg

CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG

5.1

Condicionalmente

Serina

S

Ser

UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC

6.8

No

Treonina

T

Thr

ACU, ACC, ACA, ACG

5.9

Sí

Selenocisteína

U

Sección

UGA**

>0

No

Valine

V

Val

GUU, GUC, GUA, GUG

6.6

Sí

Triptófano

W

Trp

UGG

1.4

Sí

Tirosina

Y

Tyr

UAU, UAC

3.2

Condicionalmente

Codón de parada†

-

Término

UAA, UAG, UGA††

-

-

* UAG es normalmente el codón de parada ámbar, pero codifica la pirrolisina si un elemento PYLIS está presente.
** UGA es normalmente el codón de parada de color ópalo (o ámbar), pero codifica selenocisteína si está presente un elemento SECIS.
† El codón de parada no es un aminoácido, pero se incluye para completarlo.
†† UAG y UGA no siempre actúan como codones de parada (ver arriba).
‡ Un aminoácido esencial no puede ser sintetizado en el ser humano. Debe ser suministrado en la dieta. Los aminoácidos condicionalmente esenciales no se requieren normalmente en la dieta, pero deben ser suministrados a las poblaciones que no producen lo suficiente.

A estos α-aminoácidos más en los procesos de biosíntesis aparecen los no esenciales que están estructuralmente (aquí utilizando la notación SMILES) relacionados:

OC(=O)C(N)-

  • ├ H .. V Glicina
  • ├ C .. P Alanina
  • │├ C .. ácido 2-Aminobutanoico
  • ││├ C .. Norvalina
  • ││ -2H .. _ Prolina (Dehydronorvaline)
  • ││ C .. Norleucina
  • ││││└ N .. Z Lisina
  • ││││ └ C(=O)C1N=CCC1C .. ^ Pirrolisina
  • │││└ NC(=N)N .. a Arginina
  • ││├ C(=O)N .. ` Glutamina
  • ││├ C(=O)O .. T Ácido glutámico
  • ││├ O .. Homoserina
  • ││└ S .. Homocisteína
  • ││└ C .. \ Metionina
  • │├ C(C)C .. [ Leucina
  • │├ C(=O)N .. ] Asparagina
  • │├ C(=O)O .. S Ácido aspártico
  • │├ C1=CNC=N1 .. W Histidina
  • │├ c1ccccc1 .. U Fenilalanina
  • │├ c1ccc(O)cc1 .. h Tirosina
  • │├ C1=CNc2ccc12 .. f Triptófano
  • │├ C1=CNc2ccc(O)cc12 .. Oxitriptán
  • │├ c(cc1I)cc(I)c1-O-c2cc(I)c(O)c(I)c2 .. Tiroxina
  • │├ O .. b Serina
  • │├ S .. R Cisteína
  • │└ [SeH] .. d Selenocisteína
  • ├ C(C)C .. e Valina
  • ├ C(C)O .. c Treonina
  • └ C(C)CC .. X Isoleucina

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué son los aminoácidos?


R: Los aminoácidos son moléculas que tienen grupos funcionales amina (NH2+R) y carboxilo (C=O), y son los componentes básicos de las proteínas.

P: ¿Cuántos aminoácidos "estándar" existen en los eucariotas?


R: En los eucariotas existen 20 aminoácidos "estándar" a partir de los cuales se fabrican casi todas las proteínas.

P: ¿Cuál es la fórmula general de los alfa-aminoácidos?


R: La fórmula general de los alfa-aminoácidos es H2NCHRCOOH, donde R es uno de los muchos grupos laterales.

P: ¿A qué se refiere la bioquímica cuando menciona los aminoácidos?


R: En bioquímica, el término "aminoácido" se refiere a los alfa-aminoácidos con la fórmula general H2NCHRCOOH, donde R es uno de los muchos grupos laterales.

P: ¿Cómo obtienen las proteínas su estructura?


R: Las proteínas obtienen su estructura de la combinación de diferentes tipos de aminoácidos.

P: ¿Qué papel desempeñan los grupos funcionales amina y carboxilo en una molécula de aminoácido?


R: Los grupos funcionales amina y carboxilo componen una molécula de aminoácido; proporcionan un átomo de nitrógeno así como un átomo de carbono que pueden formar enlaces con otras moléculas.


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