Proteinas y Vitaminas en la Carne

Las carnes son una de las fuentes más importantes de proteínas que podemos encontrar dentro de los diferentes tipos de alimentos. Por este motivo, se las considera uno de los pilares fundamentales de la nutrición en muchos de los países desarrollados. La importancia viene dada no sólo por la cantidad de proteínas que contienen, sino también por la alta calidad de éstas.

Las proteínas están formadas por aminoácidos, que son imprescindibles para la vida, y algunos de ellos únicamente podemos obtenerlos a través de la comida. Cuando una proteína tiene todos los aminoácidos esenciales en cantidad suficiente, y en la proporción adecuada, se denominan proteínas “completas” o “de buena calidad”. Y éstas son precisamente las que encontramos en los alimentos de origen animal como la leche, la carne, el pescado y los huevos.

Aunque el cocinado de la carne suele destruir parte de las vitaminas, la carne de vacuno bien preparada no sólo mejora el sabor, también favorece el aprovechamiento proteico y del hierro. 

Para hacernos una idea, por cada 100 gramos de carne de ternera rebozada y frita, obtenemos 215 calorías, 31,4 gramos de proteína, 4,4 gramos de glúcidos y 8,1 de lípidos. 

La carne contiene vitaminas y minerales de vital importancia para el crecimiento y el desarrollo, así como para el correcto funcionamiento del organismo, especialmente las vitaminas B, sobre todo la B12, y minerales como el zinc, el yodo, el selenio y el fósforo. 

La vitamina B12 sólo se obtiene de los alimentos de origen animal y el vacuno es una buena fuente de ella. Es fundamental para acabar con la anemia y en la generación de la hemoglobina. Por otra parte, la carne de vacuno joven tiene mayor cantidad de vitamina B2, elemento primordial como fuente energética y protectora de la piel, el sistema nervioso y los ojos.

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Las proteínas consisten de cadenas lineales de aminoácidos caracterizadas por la subestructura -CH(NH2)COOH. Un átomo de nitrógeno y dos de hidrógenos forman el grupo amino (-NH2) y el ácido es un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos se unen a otros cuando el grupo carboxilo de una molécula reacciona con el grupo amino de otra molécula formando un enlace peptídico -C(=O)NH- y liberando una molécula de agua (H2O). Los aminoácidos son los constituyentes basicos de las enzimas, hormonas, proteínas, y tejidos del cuerpo. Un péptido es un compuesto de dos o más aminoácidos. Los oligopéptidos tienen diez o menos aminoácidos. Los polipéptidos y las proteínas son cadenas de más de diez aminoácidos, pero los péptidos que contienen más de 50 aminoácidos se clasifican como proteínas.

Las claras de huevo consisten de proteína 

En el reino animal, los péptidos y las proteínas regulan el metabolismo y proporcionan apoyo estructural. Las células y los órganos del cuerpo son controlados por hormonas peptídicas. Una insuficiencia de proteína en la dieta puede prevenir la producción adecuada de hormonas peptídicas y proteínas estructurales para mantener las funciones normales del cuerpo. Algunos aminoácidos funcionan como neurotransmisores y moduladores de varios procesos fisiológicos, mientras que las proteínas catalizan muchas reacciones químicas en el cuerpo, regulan la expresión génica, controlan el sistema inmunitario, forman los constituyentes mayores de los músculos, y son los elementos estructurales principales de las células. La deficiencia de proteína de buena calidad en la dieta puede contribuir a síntomas aparentemente no relacionados como la disfunción sexual, problemas con la presión sanguínea, fatiga, obesidad, diabetes, infecciones frecuentes, problemas digestivos, y la pérdida de masa ósea que resulta en la osteoporosis. La restricción severa de proteína en la dieta causa kwashiorkor que es una forma de desnutrición caracterizada por la pérdida de masa muscular, inhabilidad de crecer, e inmunidad disminuida.

Las alergias son causadas generalmente por el efecto de las proteínas extrañas en nuestro cuerpo. Las proteínas que se ingieren se descomponen por enzimas digestivas llamadas "proteasas" en péptidos más pequeños y en aminoácidos. Las alergias a los alimentos pueden ser causadas por la incapacidad para digerir ciertos tipos de proteínas. El cocinar las comidas desnaturaliza (inactiva) las proteínas dieteticas y facilita su digestión. Las alergias o los envenenamientos también puede ser causados por la exposición a las proteínas que circunvienen el sistema digestivo al ser inhalados, absorbidos a través de los tejidos mucosos, o al ser inyectados por mordeduras o picaduras. Los venenos de las arañas y de las serpientes contienen proteínas con una gran variedad de efectos neurotóxicos, proteolíticos, y hemolíticos.

Muchas estructuras del cuerpo están formadas de proteínas. El cabello y las uñas consisten de queratinas okeratinas que son cadenas largas de proteínas con un alto porcentaje (15% -17%) del aminoácido cisteína. Las queratinas son también componentes de las garras, cuernos, plumas, escamas, y pezuñas de los animales. El colágenoes la proteína más común en el cuerpo y comprende aproximadamente el 20-30% de todas las proteínas del organismo. Se encuentra en tendones, ligamentos, y muchos tejidos que tienen funciones estructurales o mecánicos. El colágeno consiste de residuos de aminoácidos que se enrollan en una triple hélice para formar fibras muy fuertes. Los residuos de glicina y prolina representan aproximadamente el 50% de los aminoácidos del colágeno. La gelatina se produce hirviendo colágeno durante un largo tiempo hasta que se hace pegajoso y soluble en agua. El esmalte dental y loshuesos están compuestos de una matriz proteica (principalmente de colágeno) con dispersión de cristales minerales como la apatita, que es un fosfato de calcio. El tejido óseo tiene un 70% de contenido mineral, 8% de agua y 22% de proteína, por peso.

Los músculos se componen aproximadamente de 65% de actina y miosina, que son las proteínas contráctiles que permiten el movimiento muscular. La caseína es una proteína nutritiva presente en la leche.Aproximadamente el 80% de la proteína en la leche es caseína y contiene todos los aminoácidos comunes.

Aminoácidos

Aminoácidos naturales, sus abreviaturas y fórmulas estructurales* Aminoácidos esenciales

Ala = alaninaCH3CH(NH2)COOH

Arg = argininaH2N-C(=NH)NHCH2CH2CH2CH(NH2)COOH 

Asn = asparaginaH2N-C(=O)CH2CH(NH2)COOH

Asp = ácido aspárticoHOOC-CH2CH(NH2)COOH

Cys = cysteinaHS-CH2CH(NH2)COOH

Gln = glutaminaH2N-C(=O)CH2CH2CH(NH2)COOH

Glu = ácido glutámicoHOOC-CH2CH2CH(NH2)COOH 

Gly = glicinaH2N-CH2COOH

His = histidina *

Ile = isoleucina *CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH

Leu = leucina *CH3CH(CH3)CH2CH(NH2)COOH

Lys = lisina *H2N-CH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH

Met = metionina *CH3-S-CH2CH2CH(NH2)COOH

Phe = fenilalanina *

Pro = prolina

Ser = serinaHOCH2CH(NH2)COOH

Thr = treonina *CH3CH(OH)CH(NH2)COOH

Trp = triptófano *

Tyr = tirosina

Val = valina *CH3CH(CH3)CH(NH2)COOH

Los "aminoácidos esenciales" son los que se requieren para satisfacer las necesidades fisiológicas y deben incluirse en la dieta. La arginina es sintetizada por el cuerpo, pero a un nivel que es insuficiente para satisfacer las necesidades de crecimiento. La metionina es necesaria en grandes cantidades para producir cisteína cuando éste aminoácido no está adecuadamente suministrados en la dieta. La fenilalanina puede convertirse en tirosina, pero se requiere en grandes cantidades cuando la alimentación es deficiente en tirosina. La tirosina es esencial para las personas con la enfermedad fenilcetonuria (PKU), cuyo metabolismo no puede convertir la fenilalanina a tirosina. Los aminoácidos isoleucina, leucina, y valina se llaman "aminoácidos de cadena ramificada" (AACR) debido a que sus cadenas de carbono son ramificadas.

Estereoquímica

Todos los veinte aminoácidos, excepto la glicina, tienen un átomo de carbono adjunto al grupo amino que tiene cuatro sustituyentes diferentes. La ángulos tetraedrales del carbono y la asimetría de los enlaces permiten que cada aminoácido forme dos estructuras no superponibles, la forma L y la forma R que son formas especulares, como reflejos en un espejo. Solamente los aminoácidos L se encuentran en las proteínas. Los aminoácidos L tienen el grupo amino a la izquierda cuando el grupo carboxilo esta arriba, como se ilustra aquí. Los átomos con enlaces en forma de cuña denotan átomos o grupos que están por delante del plano de visualización y los enlaces con trazos discontinuos indican grupos que están debajo del plano. El modelo molecular rotante de la forma iónica dipolar de L-alanina (CH3CH(NH3

+)COO-) representa el átomo de oxígeno de color rojo, el nitrógeno en azul, el carbono en negro, y el hidrógeno de color blanco.

      L-Alanina

Formación de un péptido de dos aminoácidos

Esta ilustración muestra la reacción de dos aminoácidos. La R y R' representan los grupos funcionales de aminoácidos de la tabla anterior. El círculo azul muestra el agua (H2O) que se libera, y el círculo rojo muestra el resultante enlace peptídico (-C(=O)NH-).

La reacción inversa es la hidrólisis de los enlaces peptídicos para producir aminoácidos. Muchos productos alimenticios comerciales usan proteínas vegetales hidrolizadas como agentes saborizantes. La salsa de soja se produce hidrolizando la proteína de soja y trigo por fermentación de hongos o por ebullición con soluciones ácidas. El glutamato monosódico (MSG), un potenciador de sabor, es la sal de sodio del ácido glutámico que ocurre naturalmente en las algas marinas y productos de soja fermentados.

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 

Algunas Hormonas Peptídicas Importantes

   Hormona Número deaminoácidos

   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 28Estimula la liberación de la hormona del crecimiento, aumenta la sensación de hambre.

Leptina 167Su 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)

204Induce 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 partoCys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly

Angiotensina II 8Regula la presión arterial a través de la vasoconstricciónAsp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe

Hormona paratiroidea 84 Aumenta los niveles de iones de calcio en los fluidos extracelulares

Gastrina 14Regula 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. LaCadena 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).

Estructura química de la Insulina Humana

Representación de cintamuestra la forma de enlaces peptídicos

Representación con enlaces linealesmuestra todos los átomos

Representación globularmuestra 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 (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.

Ponga el cursor sobrela 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 (U)

La transcripción del ADN

El Código GenéticoAminoácido 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)COOHCistina

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).

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