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¿Qué son las proteínas?

Sitio: Aulas | Uruguay Educa
Curso: Química para la Gastronomía - 2020
Libro: ¿Qué son las proteínas?
Imprimido por: Invitado
Día: sábado, 20 de abril de 2024, 08:06

Tabla de contenidos

1. Introducción

Las proteínas son moléculas muy grandes, constituidas por unidades de otras moléculas más pequeñas llamadas "aminoácidos" (aa), que se van uniendo unos a otros y forman una gran cadena cuyos eslabones pueden tener formas distinta (ya que existen 20 aa). Según estos se atraigan o se repelen, la cadena se irá plegando o replegando y la proteína adoptará una forma particular. La forma que adquiere en naturaleza se denomina "forma nativa".

File:Spombe Pop2p protein structure rainbow.png

Observa el siguiente video introductorio.

 

 


1.1. Alimentos que contienen proteínas

Observa en la siguiente imagen alimentos que contienen proteínas.


1.2. Funciones y propiedades funcionales

Las proteínas cumplen las siguientes funciones:
  • ESTRUCTURAL: Las membranas plasmáticas y gran cantidad de tejidos están constituidas por proteínas que actúan como filamentos y “anclas” de soporte. El colágeno es una proteína fibrosa que forma parte de los tendones y cartílagos, mientras que la queratina forma el pelo y las uñas; igualmente se incluye la fibrina de la seda y las telarañas.
  • MOVIMIENTO: Algunas proteínas permiten que la célula o determinadas organelas se muevan, cambien de forma, etc. La contracción de los músculos se realiza a expensas de que cada monofilamento grueso contiene varios cientos de moléculas de la proteína miosina, mientras que los delgados contienen dos cadenas de la proteína actina (las miofibrillas están formadas por hileras que alternan miofilamentos gruesos y delgados con sus extremos traslapados). Las integrinas y tubulinas, que mueven el sistema citoesquelético de la célula, y la dineína de cilias y flagelos también se incluyen en este grupo.
  • TRANSPORTE: Algunas proteínas trasportan sustancias a ambos lados de la membrana plasmática, y otras, en los líquidos extracelulares. Por ejemplo, en el plasma sanguíneo existen lipoproteínas que trasportan los lípidos desde el hígado hasta otros órganos, y en los glóbulos rojos, la hemoglobina, que trasporta el dioxígeno a los tejidos para que participe en la oxidación de los nutrientes.
  • HORMONAS Y RECEPTORES DE HORMONAS: Estas proteínas permiten regular la actividad fisiológica y metabólica de las células. Algunas son hormonas de naturaleza proteica, es decir que actúan como mensajeros químicos que disparan acciones determinadas en los órganos blanco. En esta categoría se incluyen la insulina, la tiroxina y la hormona del crecimiento. Otras permiten fijar nucleótidos o se fijan al ADN.
  • PROTECCIÓN INMUNE: Algunas proteínas defienden el organismo ante una invasión o agresión externa. Los anticuerpos son proteínas producidas en los glóbulos blancos que permiten reconocer y neutralizar bacterias y virus. La trombina y el fibrinógeno, por su parte, son proteínas que actúan en la coagulación de la sangre, cuando se daña el sistema vascular.
  • NUTRICIÓN Y RESERVA: Algunas proteínas resultan nutrientes celulares; por ejemplo, la caseína de la leche, la ovoalbúmina del huevo y el endosperma de las semillas.
  • CATALIZADORES BIOLÓGICOS: Muchas proteínas globulares, como las catalasas, las permeasas, las peroxidasas  y los citocromos, son capaces de acelerar la rapidez de las reacciones químicas, es decir, actúan como catalizadores biológicos. Por ejemplo, la pepsina rompe las proteínas en péptidos pequeños y la renina separa la leche en fracciones líquidas y sólidas, mientras que la lipasa actúa sobre las grasas. 


Propiedades funcionales:

  • Gelificación.
  • Viscosidad.
  • Formación de espumas y emulsiones.

2. Clasificación

De acuerdo con su estructura espacial, se distinguen las proteínas globulares y las fibrosas. Las globulares están constituidas por cadenas que se repliegan sobre sí mismas como un ovillo, confiriendo al conjunto un aspecto compacto.

Las proteínas fibrosas son generalmente proteínas estáticas formadas por una unidad repetitiva simple que se ensambla para formar fibras. Su principal función es dar soporte mecánico a las células y los organismos, y son habitualmente insolubles en agua. Los ejemplos más conocidos son la queratina del pelo y el colágeno de la piel, huesos y tendones.



3. Cocinando proteínas... desnaturalización

La estructura de las proteínas es importante ya que la forma de las moléculas determina su funcionalidad. La forma puede verse afectada por el calor, los ácidos, las sales y la acción mecánica. Este cambio de forma se llama "desnaturalización" (modificación de la estructura natural) y, como consecuencia de este proceso, se producen variaciones en la texturas de las preparaciones. Las proteínas globulares se despliegan, y esto aumenta su afinidad con el agua.

El estado final de la desnaturalización es la coagulación, en cuyo transcurso las proteínas se unen unas con otras, adquieren una forma diferente a la nativa y dejan pocos enlaces libres para relacionarse con el medio.

Visita el siguiente recurso para repasar lo que ocurre cuando una proteína se desnaturaliza, por ejemplo cuando cocinamos un huevo.

Al desnaturalizarse la proteína pierde la actividad biológica y casi siempre la proteína coagula.




4. ¿Qué aminoácidos componen a las proteínas?

Las proteínas están formadas por la combinación de 20 aminoácidos diferentes. No todas las proteínas están formadas por todos los aminoácidos. Una proteína tiene 100 o más aminoácidos unidos entre sí. 

Nombre del aa

Abreviación de 

3 letras

Abreviación de 

1 letra

Ácido aspártico

Asp

D
Ácido glutámicoGluE
AlaninaAlaA
ArgininaArgR
AsparaginaAsnN
CisteínaCysC
FenilalaninaPheF
GlicinaGlyG
GlutaminaGlnQ
HistidinaHisH
IsoleucinaIleI
LeucinaLeuL
LisinaLysK
MetioninaMetM
ProlinaProP
SerinaSerS
TirosinaTyrY
TreoninaThrT
TriptófanoTrpW
ValinaValV


El siguiente diagrama representa una polipéptido formado por 20 aminoácidos diferentes entre sí.



4.1. Aminoácidos esenciales

 Hay 8 aminoácidos esenciales para los adultos que deben obtenerse a partir de los alimentos que consumimos. 

Resumen de aminoácidos esenciales


5. Proteínas en el huevo

La composición química de cada una de las partes del huevo es la siguiente:

Parte del huevo Proteínas Lípidos Agua Minerales
Clara 11,0 % 0,2 % 88,0 % 0,8 %
Yema 17,5 % 32,5 % 48,0 % 2,0 %
Cáscara 3,3 % - 1,6 %  95,0 %


Las propiedades culinarias de la clara se basan exclusivamente en las proteínas que contiene. En cambio, las de la yema se deben a una combinación de las propiedades de las proteínas y de los lípidos.

¿Cuáles son las proteínas presente en el huevo? La siguiente tabla indica las proteínas presentes en las claras así como su temperatura de desnaturalización.

Nombre de la proteína Porcentaje (%) Temperatura de desnaturalización (°C)
Ovoalbúmina 58,0 84,5
Ovotransferrina 13,0 61,0
Ovomucoide 11,0 70,0
Ovoglobulina 8,0 92,5
Lisozima 3,5 75,0
Flavoproteínas 1,5 -
Ovoglicoproteínas 0,8 -
Ovomacroglobulinas 0,5 -
Ovoinhibidor 0,5 -
Avidina 0,01 -

En el caso de la yema al conjunto de proteínas se les llama livetinas, sus propiedades son bastantes similares entre sí, comienzan a desnaturalizarse a los 65,0 °C  y coagulan alrededor de los 70 °C.

A medida que las proteínas se van desnaturalizando el huevo adquiere una textura cada vez más espesa que luego, con la coagulación, se va poniendo más firme.

5.1. Propiedades tecnofuncionales del huevo

Los distintos componentes del huevo son los responsables de diversas maravillas en la cocina:

  • Espesar una preparación gracias a las proteínas tanto de la yema como de la clara.
  • Clarificar un caldo con las proteínas de la clara.
  • Dar estructura a las esponjas que son los bizcochuelos.
  • Espumar con las proteínas de la clara un merengue o con las de la yema, un sabayón.
  • Emulsionar con los lípidos de la yema y mejorar la estabilidad y firmeza de la preparación gracias a las proteínas que contiene.


Agente espesante: Al subir la temperatura aumenta la capacidad de atrapar agua de las proteínas y, en consecuencia, espesan las preparaciones. El ejemplo más representativo es la elaboración de crema o salsa inglesa.

Agente gelificante: A medida que la temperatura disminuye, las moléculas van dejando de moverse y tienen la oportunidad de encontrarse, de unirse unas con otras de manera más estable y de formar una red que atrapa todo el agua. Ejemplo: flan.

Agente espumante: El secreto de toda espuma consiste en encontrar una sustancia que logre retener el aire en la preparación. Las sustancias que logran esto en los huevos son las proteínas de la clara y las proteínas y fosfolípidos de la yema. Se usan los huevos completos en los bizcochuelos, claras en los merengues o yemas en el sabayón.

Agente clarificante: Para lograr la transparencia de un consomé se aprovechan las propiedades que tienen las proteínas de la clara de coagular y de formar una red donde queden atrapadas "las impurezas" que desprenden los ingredientes.

5.2. El merengue

Batimos las claras a punto de nieve. ¿Qué ocurre cuando estamos batiendo las claras?

Al batir las claras introducimos aire en ellas. Entre las proteínas que contiene la clara encontramos la ovotransferrina y ovomucoide, que realizan una unión entre el aire, ya que tienen una parte que atrae al aire que introducimos. Estas proteínas van rodeando las burbujas de aire. 

Al comenzar a batir las claras las burbujas de aire son grandes, si parásemos de batir, por efecto de la fuerza de gravedad, la clara bajaría y las burbujas subirían. Si continuamos batiendo las burbujas se van haciendo más pequeñas. Esto hace que las fuerzas que hacen las proteínas al rodear las burbujas de aire sean mayores, que las que ejerce la gravedad. 

La ovoglobulina y la lizosima contribuyen al espumado y también a la formación de las pompas; y el ovomucoide también da viscosidad haciendo que las burbujas permanezcan separadas entre sí, estabilizando la preparación. 

La ovoalbúmina por efecto del calor se desnaturaliza y fijas las pompas permitiendo, por ejemplo, la preparación de merengues secos y la textura de los bizcochuelos.


Contesta las siguientes preguntas: 

  1. ¿Qué proteínas se nombran en el texto? 
  2. ¿Qué función cumple cada una en el merengue? 
  3. ¿Qué agentes desnaturalizantes se citan en el texto? 
  4. Busca información: ¿Cómo podemos clasificar a la clara (sistema homogéneo, heterogéneo, coloidal)?

6. Créditos

Bibliografía consultada:

  • Koppmann, M. (2011). Manual de Gastronomía Molecular. (2da Edición). Buenos Aires, Argentina: Siglo Veintiuno.
  • Badui, S. (2006). Química de los alimentos. (Cuarta edición). México: Pearson.
  • Hill, J. y Kolb, D. (1999). Química para el nuevo milenio. (Octava edición). México: Pearson Prentice Hall.
  • Castilla, M. (2014). Bizcocho con ciencia, de chocolate blanco. Blog La octava isla. Recuperado de: http://cienciatecnoieda.blogspot.com/2014/02/bizcocho-con-ciencia-de-chocolateblanco.html

Video:

  • Aldo Neñer (2011, 29 de mayo). Proteinas [Archivo de vídeo]. Recuperado de: https://youtu.be/_xxDqknxZro?list=PL4392AB16E065A654

Imágenes y simuladores: