Función biológica de los aminoácidos
Lic. Raúl Hernández M.
Contenidos:
I. IntroducciónII. Agentes vasoactivos
Angiotensina II
Bradiquinina
III. Hormonas
Oxitocina
Vasopresina
Somatostatina
Insulina
Glucagón
IV. Neurotransmisores
Encefalina
Sustancia P
β-Endorfina
V. Antibióticos
Valinomicina
Gramicidina
I. Introducción
En los animales superiores llama la atención el hecho de cómo unos pocos aminoácidos que no presentan actividad alguna en forma aislada son capaces de desencadenar respuestas biológicas tan intensas. Los péptidos se producen generalmente mediante la hidrólisis de proteínas precursoras, aunque en hongos y bacterias existen sistemas de síntesis peptídica no ribosómica, en los cuales los aminoácidos son activados a través de una vía diferente.
Entre las funciones biológicas más importantes que realizan los péptidos podemos destacar las siguientes:
II. Agentes vasoactivos
El agente hipertensor más potente que se conoce es la angiotensina II, un octapéptido que se origina mediante la hidrólisis de una proteína precursora que se llama angiotensinógeno, y que no tiene actividad vasopresora. Otros péptidos son agentes hipotensores (tienen actividad vasodilatadora). Uno de los mejor conocidos es la bradiquinina, un nonapéptido que se origina mediante la hidrólisis de una proteína precursora que se llama quininógeno. En el modelo molecular anterior, se omiten los dobles enlaces de la bradiquinina.
Angiotensina II
Un octapéptido que es un vasoconstrictor potente pero lábil. Se produce a partir de la angiotensina I después de la eliminación de dos aminoácidos en el C-terminal por la ENZIMA CONVERTIDORA DE ANGIOTENSINA. El aminoácido en la posición 5 varía en diferentes especies.
octapéptido
Puentes de hidrógeno
Bradiquinina
Un mensajero nonapéptido que se produce enzimáticamente a partir de Calidina en la sangre donde es un agente potente pero de corta duración de la dilatación arteriolar y el aumento de la permeabilidad capilar. La bradiquinina también se libera en los mastocitos durante los ataques de asma, de las paredes del intestino como vasodilatador gastrointestinal, de los tejidos dañados como una señal de dolor y puede ser un neurotransmisor.
nonapéptido
Puentes de hidrógeno
III. Hormonas
Las hormonas son señales químicas que ejercen su acción sobre órganos y tejidos situados lejos del lugar donde se han sintetizado. Muchas hormonas tienen estructura peptídica, como por ejemplo la oxitocina (nonapéptido que provoca la contracción uterina y la secreción de leche por la glándula mamaria), la vasopresina (nonapéptido que induce la reabsorción de agua en el riñón), la somatostatina (tetradecapéptido que inhibe la liberación de la hormona del crecimiento). La insulina y el glucagón son proteínas producidas por el páncreas y que regulan el metabolismo de los azúcares. En el modelo molecular anterior, se observa cómo la insulina está formada por dos cadenas polipeptídicas unidas entre sí mediante tres puentes disulfuro (en amarillo). En la representación de la oxitocina no aparecen los átomos de hidrógeno ni los dobles enlaces.
Oxitocina
Una hormona nonapeptídica liberada de la neurohipófisis (GLÁNDULA PITUITARIA, POSTERIOR). Se diferencia de VASOPRESINA por dos aminoácidos en los residuos 3 y 8. La oxitocina actúa sobre las CÉLULAS MUSCULARES SUAVES, como las que provocan CONTRACCIONES UTERINAS y EXPULSIÓN DE LA LECHE.
nonapéptido
Puentes de hidrógeno Enlace disulfuro
Arginina Vasopresina
Las vasopresinas son hormonas peptídicas producidas por el hipotálamo (núcleos supraóptico y paraventricular), pero almacenadas y secretadas por la glándula hipófisis. La mayoría se almacenan en la parte posterior de la glándula pituitaria (neurohipófisis) con el fin de ser liberadas en la corriente sanguínea, siendo algunas de ellas liberadas incluso directamente en el cerebro.
La forma predominante de hormona antidiurética mamífera. Es un nonapéptido que contiene una ARGININA en el residuo 8 y dos cisteínas unidas por disulfuro en los residuos de 1 y 6. La arg-vasopresina se usa para tratar DIABETES INSIPIDUS o para mejorar el tono vasomotor y la PRESIÓN ARTERIAL.
nonapéptido
Somatostatina
Un péptido de 14 aminoácidos llamado así por su capacidad para inhibir la liberación de la HORMONA DE CRECIMIENTO de la hipófisis, también llamado factor inhibidor de la liberación de somatotropina.
14 aminoácidos
Puentes de hidrógeno Enlace disulfuro
Insulina
La insulina (de latín ínsula, isla) es una hormona peptídica producida por las células beta de los islotes pancreáticos; Se considera que es la principal hormona anabólica del cuerpo. Regula el metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas al promover la absorción de los carbohidratos, especialmente la glucosa de la sangre al hígado, la grasa y las células musculares esqueléticas.
51 aminoácidos
Puentes de hidrógeno Enlace disulfuro
Esqueleto Cintas Estructura Secundaria Cadenas
Glucagón
El glucagón es una hormona peptídica de 29 aminoácidos cuya principal función es estimular la producción de glucosa por el hígado, aumentando así la glucemia.
29 aminoácidos
Puentes de hidrógeno
IV. Neurotransmisores
Los neurotransmisores son el producto de síntesis específico por parte de la neurona y que es liberado al medio extracelular en el proceso que se denomina sinapsis, ejerce su acción sobre receptores específicos de membrana que son, lógicamente, diferentes para cada neurotransmisor. Estos receptores específicos de membrana se sitúan tanto en neuronas y otras células efectoras como en la propia neurona de síntesis. Están localizados en el sistema nervioso, si bien su distribución accede a otros tejidos como el muscular y el hormonal. Son neurotransmisores peptídicos las encefalinas (pentapéptido), las endorfinas (pentapéptido) y la sustancia P (undecapéptido).
Metionina-Encefalina
Es uno de los pentapéptidos endógenos con actividad similar a la morfina. Se diferencia de LEU-ENCEFALINA por el aminoácido METIONINA en la posición 5. Su primera secuencia de cuatro aminoácidos es idéntica a la secuencia tetrapéptido en el extremo N-terminal de β-ENDORFINA.
pentapéptido
Puentes de hidrógeno
Sustancia P
Un neurotransmisor de once aminoácidos que aparece tanto en el sistema nervioso central como en el periférico. Está involucrado en la transmisión del DOLOR, causa contracciones rápidas del músculo liso gastrointestinal y modula las respuestas inflamatorias e inmunitarias.
undecapéptido
β-Endorfina
Es un péptido de 31 aminoácidos y se produce en el CEREBRO, especialmente en la GLÁNDULA PITUITARIA, y bloquea la sensación de DOLOR. Se produce en respuesta al dolor, el ejercicio y otras formas de estrés. Es un tipo de hormona polipéptida.
V. Antibióticos
La valinomicina y la gramicidina son dos péptidos cíclicos con acción antibiótica. Los dos contienen aminoácidos de la serie D, además de otros aminoácidos no proteicos. La valinomicina es un ionóforo: es capaz de transportar iones potasio (en color verde en la figura) a través de las membrana biológicas.
Valinomicina
C54H90N6O18.
La valinomicina está formada por 12 aminoácidos e hidroxiácidos, alternos, unidos mediante enlaces peptídicos (amida) y éster, alternos, formando una cadena cíclica (el nº 12 está unido al nº 1). Es un ionóforo producido por Streptomyces fulvissimus. Compuesto por 3 moles de L-valina, ácido D-hidroxiisovalérico, D-Valina, y ácido L-láctico enlazado para formar un anillo de 36 miembros a partir de 12 moléculas constituyentess. Los 9 grupos isopropilo y los 3 grupos metilo dan a esta molécula una baja solubilidad en agua pero una solubilidad relativamente alta en éter, benceno, cloroformo y lípidos. La alta afinidad por el potasio da a este compuesto utilidad como antibiótico, insecticida, nematodicida e ionóforo en electrodos específicos de K+.
12 aminoácidos
Gramicidina D
La gramicidina D es una mezcla heterogénea de tres compuestos antibióticos, gramicidinas A, B y C, que constituyen el 80%, 6% y 14% respectivamente, todos los cuales se obtienen de la especie bacteriana del suelo Bacillus brevis y se llaman colectivamente gramicidina D. Las gramcidinas son 15 residuos de péptidos con aminoácidos D y L alternantes. Los péptidos se ensamblan en el interior del interior hidrófobo de la bicapa lipídica celular para formar una hélice β. La propia hélice no es lo suficientemente larga como para abarcar la membrana, pero se dimeriza para formar el canal alargado necesario para abarcar toda la membrana. La gramicidina D se usa principalmente como un antibiótico tópico y es uno de los tres constituyentes de la solución oftálmica de polisporina antibiótica para el consumidor.
15 aminoácidos