Síntesis de proteínas

La síntesis de proteínas es un proceso increíble que tiene lugar en cada célula de tu cuerpo varios cientos de veces por segundo. Por ello, nunca está de más saber cómo se produce

En este sentido, si eres deportista y sigues una dieta rica en ellas, te conviene seguir leyendo este artículo para comprender de mejor forma cómo tu organismo es capaz de asimilarlas y convertirlas en sustancias útiles para su funcionamiento.

En definitiva, un mecanismo apasionante

¿Qué es la síntesis de proteínas?

En pocas palabras, este es el mecanismo por el cual el cuerpo crea todas las proteínas específicas que necesita a partir de las obtenidas mediante la dieta y que están presentes, en mayor o menor medida, en casi todos los alimentos. En él juegan un papel clave tanto el ácido desoxirribonucleico (ADN) como el ácido ribonucleico (ARN).

El proceso denominado como síntesis de proteínas da comienzo en el núcleo de las células, en concreto, en los ribosomas ubicados dentro del citoplasma celular.

Anteriormente, durante el proceso de digestión, el organismo se encargan de romper los enlaces peptídicos que unen los aminoácidos que componen una proteína para, posteriormente, utilizarlos con el propósito de crear sus propias estructuras.

La importancia de la síntesis de proteínas

El funcionamiento celular se basa, principalmente, en sus proteínas.

A este respecto hay que decir que la función de cada proteína se define según su estructura molecular, su localización dentro de la célula a la que pertenece y su participación en un determinado proceso biológico.

Con lo visto, podemos precisar que esta es la forma en la que se puede establecer una clasificación clara y precisa

Las funciones de las proteínas también son definidas por su composición exacta y su estructura, la cual queda cifrada dentro del ADN. El proceso conocido como síntesis de proteínas viene a estabilizar el desequilibrio ocasionado por la pérdida de proteínas celulares debida a la degradación que estas sufren al intervenir en la función para la que están destinadas.

¿Cuál es la finalidad de la síntesis de proteínas?

La finalidad de la síntesis de proteínas es permitir al organismo formar aquellas macromoléculas que necesita para llevar a cabo sus funciones.

Y es que el cuerpo humano no es capaz de utilizar las proteínas ingeridas mediante la alimentación directamente, sino que necesita romper sus enlaces peptídicos y, a partir de los aminoácidos que contienen, crear nuevas estructuras.

En líneas generales, podemos decir que la finalidad de la síntesis de proteínas es la de crear los siguientes tipos de proteínas:

1. Enzimas. Las enzimas son proteínas cuya principal función es la de actuar como catalizadores, es decir, aceleradores de las reacciones bioquímicas que se producen en el organismo. Sin duda, las enzimas más conocidas de todas son aquellas que intervienen en el proceso de digestión de los alimentos. En este sentido podemos destacar la amilasa, la cual está presente en la saliva de todos los mamíferos y que tiene por función descomponer el almidón contenido en los azúcares. De igual modo, la pepsina y la tripsina descomponen las grandes moléculas proteicas en polipéptidos más cortas con el objetivo de que puedan atravesar el revestimiento de las paredes del intestino delgado.
2. Hormonas. Las hormonas son proteínas con capacidad para transmitir señales de un lugar a otro del cuerpo. Por ejemplo, la insulina es una proteína extracelular cuya finalidad es la de regular la metabolización de la glucosa y estabilizar los niveles de azúcar en la sangre.
3. Proteínas contráctiles. Son las proteínas que hacen posible que se produzca el movimiento muscular. La actina y la miosina son las más conocidas.
4. Proteínas estructurales. Suelen tener una apariencia filamentosa y su función es la de proporcionar apoyo y sostén. Por ejemplo, la queratina es una macromolécula que fortalece la cubierta protectora del cabello y las uñas. De igual forma, el colágeno y la elastina son parte imprescindible del tejido conectivo, es decir, de aquel que emplea el organismo para construir los tendones y los ligamentos de las articulaciones.
5. Proteínas de transporte. Se encargan de actuar como vehículos en multitud de procesos celulares al llevar consigo determinados iones fundamentales, pequeñas moléculas e, incluso, otras macromoléculas proteicas de tamaño más reducido. La mayoría de las proteínas de transporte realizan funciones dentro de los tejidos pertenecientes a la membrana biológica.
6. Anticuerpos. Son proteínas que desarrollan su actividad dentro del sistema inmune o de defensa del organismo. De hecho, su principal función es la de destruir los microorganismos externos que se adentran en el cuerpo y que pueden causar algún tipo de perjuicio o daño a la salud. Por norma general, los anticuerpos se anclan en las membranas de las células de respuesta inmune o se segregan desde la matriz extracelular.

Importancia del Código Genético para la síntesis de proteínas

La información que se encuentra codificada dentro del ADN (el genotipo) se expresa a través de las funciones llevadas a cabo por las proteínas y por otras reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas (el fenotipo).

Aunque muy compacto, el material genético codificado dentro del núcleo (en forma de ADN) es enorme y, por ello, no puede atravesar la membrana celular. Por esta razón, debe ser copiado por el ARN, el cual tiene cadenas más pequeñas, mediante el proceso de transcripción.

Dicho ARN se mueve por el exterior del núcleo hasta los ribosomas localizados en el citoplasma y el retículo endoplasmático rugoso con el objetivo de dirigir el ensamblaje de las proteínas.

¿Dónde tiene lugar la síntesis de proteínas?

En general, podemos afirmar que este proceso tiene lugar en el citoplasma, si bien es cierto que tampoco es literalmente así. En cualquier caso, hay que tener en cuenta que existe una pequeña diferencia en cuanto a la localización real en la que se produce la síntesis de proteínas en las células eucariotas y en las procariotas.

El ribosoma es la ‘maquinaria’ responsable de que se lleve a cabo la síntesis de proteínas

El correcto funcionamiento de las subunidades en conjunto con el suministro constante de aminoácidos residuales a través ARN de transporte (ARNt a partir de ahora), determina la longitud de la cadena de proteínas y, finalmente, la finalización del proceso de síntesis de estas macromoléculas.

¿Dónde se lleva a cabo la síntesis de proteínas en las células procariotas?

La ausencia de núcleo y un nivel de compartimentación celular bajo son las dos principales características que diferencian a las células procariotas de las eucariotas.

Además, en las células procariotas los ribosomas se encuentran dispersos por todo el citoplasma, por lo que lo correcto es decir que la síntesis de proteínas en ellas se lleva a cabo en el citoplasma.

¿Dónde se lleva a cabo la síntesis de proteínas en las células eucariotas?

En las células eucariotas los ribosomas también tienen cabida en el citoplasma, si bien es cierto que también pueden ser encontrados en el retículo endoplasmático (RE a partir de ahora). Las membranas del RE forman una compleja red continua en el núcleo interior del citoplasma y, a la vez, forman la membrana externa del núcleo y la membrana plasmática.

Las membranas del RE de cada célula son ligeramente diferentes entre sí y su tamaño y estructura están determinados por la función para la que esté destinada en concreto.

Por ejemplo, aquellas células que están implicadas en los procesos de síntesis de grandes volúmenes de proteínas precisan de una red de RE mucho más grande que las que no.

¿La síntesis de proteínas tiene lugar en el RE rugoso?

Vamos a volver a hablar de los ribosomas. Ambos, es decir, el RE liso y RE rugoso traducen el ARN mensajero (ARNm a partir de ahora) en secuencias de polipéptidos.

El lugar en el que se efectúa la síntesis de proteínas está determinado por las posibles modificaciones post-traduccionales. Las proteínas que se dirigen al RE, a menudo, contienen una secuencia específica, la cual se denomina secuencia de señal.

Esta secuencia de señal se sintetiza al principio de la traducción y, una vez formado, se desplaza hasta el RE rugoso. Los ribosomas que poseen este tipo de ARNm junto a las proteínas parcialmente sintetizadas se fijan en el RE, lugar en el que la síntesis de proteínas es finalizada y da como resultado proteínas completas.

Una vez finalizada la traducción, las proteínas son liberadas en los canales del RE y se continúa con el proceso de secreción de proteínas.

¿La síntesis de proteínas tiene lugar en las mitocondrias?

Probablemente sepas que las mitocondrias también contienen ribosomas y, por lo tanto, están implicadas en el proceso de síntesis de proteínas de los 13 genes codificados por el cromosoma mitocondrial.

Así que, finalmente… ¿Dónde tiene lugar la síntesis de proteínas?

Por lo que hemos relatado en este artículo, parece ser que dar respuesta a la pregunta de dónde tiene lugar la síntesis de proteínas no es tan sencillo como podría parecer en un principio puesto que, según han demostrado diversos estudios científicos, este proceso se lleva a cabo en varios sitios.

Lo único que parece evidente es que la síntesis de proteínas tiene lugar en todas las partes de las células que contienen ribosomas pues, en resumidas cuentas, estos son la ‘maquinaria’ responsable de que el proceso tenga lugar.

Esto quiere decir que la síntesis de proteínas se produce en el citoplasma, en la parte superior del RE rugoso, en la mitocondria y en la membrana mitocondrial

Anabolismo y Catabolismo

Lo primero que debemos de entender es que tanto la síntesis como la degradación proteica, son procesos totalmente naturales e incluso necesarios para un correcto funcionamiento del organismo. Por ello, intentar impedir la degradación proteica es tan ilógico como evitar salivar mientras comemos.

Diariamente destruimos y fabricamos proteínas, procesos que están regulados para conseguir el equilibrio entre ellos (homeostasis).

¿Evitamos la Degradación Proteica comiendo más a frecuentemente?

Viendo esto podemos deducir que si disminuimos el intervalo de tiempo entre las ingestas, evadimos la degradación proteica, la realidad es totalmente distinta: a medida que aumentamos la cantidad de proteínas en la dieta, duplicando o incluso triplicando la recomendación de 0.8g de proteína/kg, se produce un aumento de proteínas relacionadas con la proteólisis (ruptura de proteína) como son la atrogina o murf-1.

Esto significa que si añadimos más proteína en la dieta, nuestro cuerpo aumentará de forma indirecta el catabolismo, para conservar el equilibrio entre éste y el anabolismo, tal como se ve en este gráfico de Dr.Andro:

RDA: 0.8g de proteína/kg 2xRDA: 1.6g de proteína/kg 3xRDA: 2.4g de proteína/kg

El dibujo anterior refleja el equilibrio a nivel muscular de aminoácidos, donde el exceso de aminoácidos que no son usados en la síntesis proteica, son oxidados para dar otros aminoácidos como la glutamina, tan deseada entre los deportistas.

Papel de los Aminoácidos

Cuando consumimos proteínas, se produce un incremento de la concentración de aminoácidos en sangre, a medida que aumentan estos niveles, aumenta la síntesis proteica. En el caso de los aminoácidos a nivel intramuscular, a diferencia de los del plasma, no se ha demostrado su relación con la síntesis proteica, de hecho, en el punto más alto de la síntesis proteica la concentración de aminoácidos a nivel muscular era más bajo de lo normal, por lo que se concluye que el punto clave para la síntesis proteica es saturar al cuerpo.

Esto se debe a 2 cuestiones importantes:

1. Dividir la proteína en varias tomas maximiza la síntesis proteica
2. La leucina es el aminoacido primordial en la síntesis proteica

En el primer punto se ha visto que aquellas personas que reparten de forma homogénea la cantidad de proteína a consumir durante el día tienen una mayor síntesis proteica que aquellas que meten la mayor parte de las proteínas en una sola comida.

Importancia de la Leucina

Respecto al punto dos, la cantidad de leucina de un alimento nos va a decir la capacidad anabólica que tiene esa proteína, a mayor cantidad de leucina, mayor síntesis proteica muscular habrá. En el caso de los suplementos, el concentrado de proteína de suero de leche tiene entre 5-6g mientras que el aislado de proteína de suero de leche tiene cerca de 10-11g de leucina cada 100g.

Estos son algunos alimentos y su cantidad de leucina por cada 100g: como podemos observar el queso cheddar tiene 3.6g, el salmón 1.6g, las almendras 1.5g, el pollo 1.4g o si nos vamos a la parte baja la leche tiene 0.3g, lo cual nos lleva a 1L de leche para llegar a la cantidad de leucina necesaria, siendo una autentica locura.

Añadir Leucina

Si hacemos los cálculos con 40g de proteína aislada podemos conseguir la misma cantidad de leucina que casi 200g pollo, siendo un mito que la proteína salga más cara que la comida, cuando incluso la WHEY da lugar a una mayor recuperación por la fácil digestión y absorción al estar en estado líquido.

Aún así, podemos mejorar un alimento si le añadimos un poco de leucina, como demuestran algunos estudios donde al añadir leucina a la proteína del trigo (una proteína de baja calidad) la convierten en una proteína tan anabólica como la WHEY.

¿Hay un Límite Anabólico en respuesta a una comida?

Si solo tenemos en cuenta la síntesis proteica, la respuesta es sí, la cantidad de proteína a la cual se maximiza este efecto, oscila entre 20-40g en personas jovenes, llegando a 40-60g en personas mayores.

Como podemos observar la diferencia entre 20 y 40g es mínima en la síntesis proteica 

Sin embargo, existen revisiones donde hablan de que no hay un límite anabólico ya que tienen en cuenta la respuesta anti-catabólica al añadir carbohidratos. Los carbohidratos pueden ayudar a la síntesis proteica pero únicamente cuando la cantidad de proteína es baja, si la cantidad de proteínas es la adecuada los carbohidratos no aportan beneficio alguno, solo aportaría un efecto anti-catabólico al aumentar las reservas de glucógeno.[]

Esto nos lleva al punto de que para maximizar la síntesis proteica debemos repartir la proteína en al menos 3 comidas, donde una mayor frecuencia NO da lugar a una mayor síntesis. Estas comidas deben ser altas en leucina, algo fácil de conseguir al hacer pocas comidas, si nos vamos a 6-7 comidas al día la cantidad de proteína por comida puede ser inferior a 30g siendo necesario un extra de leucina para maximizarla.

Síntesis Proteica y Tipos de Proteína

Una de los principales objetivos en la mayoría de deportistas es mantener un aporte constante de aminoácidos para estimular la síntesis proteica. Tanto los niveles de aminoácidos, como la síntesis proteica viene determinada por el tipo de proteína. Cuando se comparan distintas fuentes de proteínas se observa una cinética diferente:

Combinar Fuentes de Proteínas

Como acabamos de mencionar, la leucina tiene un papel muy importante en la síntesis proteica, donde las fuentes de proteína con mayor cantidad de este aminoácido tienen un mayor impacto. No es de extrañar entonces, que añadir leucina a una proteína con un aminograma incompleto, como es el caso del cereal, ayude a convertirla en una proteína mucho más eficiente.

Esto lleva a la teoría de que si combinamos distintos tipos de proteína podemos conseguir una proteína bastante eficaz a corto-medio plazo.

Estudio

Este teoría se ve confirmada en ratas, donde se les dió dos combinaciones de proteína WHEY, caseína y proteína isolatada de soja en una proporción 50:25:25 y 25:50:25 respectivamente. Se observó que los niveles de leucina alcanzaron su pico a los 90 minutos, pero fue el grupo de la mezcla 2 el que tuvo mayor síntesis proteica a los 135min.

Esto se puede deber, en mi opinión, a que la liberación de aminoácidos por parte de la caseína consigue niveles de leucina estables, por lo que en un periodo corto de tiempo tenemos un pico de leucina por la Whey, que se mantiene por más tiempo gracias a la caseína.

Sabemos que el exceso de leucina que no se usa para la síntesis proteica se oxida para dar lugar a otros aminoacidos (como pueden ser la alanina o la glutamina, de ahí el gran interes de aportar BCAAs pre o intra entreno).

Estudio Whey VS Mezcla de Proteínas

En un ensayo a doble ciego (recordad que esto significa que ni los sujetos del experimento ni los investigadores sabían qué se daba a cada persona) se dividió a 17 sujetos en dos grupos:

• Grupo 1: consumiría proteína WHEY
• Grupo 2: consumiría una mezcla de proteínas

Ambos grupos tendrían el mismo reparto de macronutrientes:

• 20% proteínas
• 60% carbohidratos
• 20% grasas

El total calórico variaba según la persona, por lo que las calorías totales fueron 12kcal/kg corporal. Los sujetos tomarían el batido al finalizar el entrenamiento, donde se les tomaría biopsias musculares tanto antes como después de este, tal como muestro en la siguiente imagen:

Resultados del Estudio

El resultado obtenido fue una elevación en los niveles de insulina, sin diferencia alguna entre ambos. Como era de esperar, aquellos que consumieron proteína WHEY tuvieron niveles mayores de leucina hasta 120 minutos después de la ingesta.

La señal mTOR (vía que estimula la síntesis proteica) se mantuvo por más tiempo elevada en el grupo que combinó proteínas (hasta 4h) que en el grupo que consumió proteína WHEY (2 horas).

Este efecto sobre las distintas proteínas relacionadas con la síntesis proteica (en especial p70s6k) se traducen como una ligera ventaja en la FSR (marcador de la sintesis proteica muscular).

Conclusiones

En definitiva, esperamos haberte sido de ayuda para que hayas comprendido mejor en qué consiste el proceso de síntesis por el cual tu cuerpo es capaz de transformar las proteínas que ingieres mediante los alimentos en elementos vitales para su propio funcionamiento.

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