Fundamentos de la determinación de la edad de una muestra a partir de su racemización de aminoácidos

Policarp Hortolà

Principios

Se da el nombre de isómeros (del griego isos, igual, y meros, parte) a los compuestos orgánicos que, siendo idénticos en su composición (es decir, en su fórmula molecular), tienen propiedades físicas y/o químicas diferentes. Se denomina isomería estereoquímica o estructural a la que se da en los compuestos que tienen la misma composición pero que difieren en su configuración espacial; es decir, que sus átomos están unidos entre sí de forma diferente. La mayoría de sus propiedades físicas y químicas son idénticas.

La isomería estereoquímica se presenta en todos los compuestos capaces de existir en dos formas cuyas estructuras son, una respecto de la otra, como imágenes en un espejo (imágenes especulares), no superponibles; estos compuestos, que pueden existir en formas que son entre sí como la mano derecha y la mano izquierda, reciben el nombre de compuestos quirales (del griego cheir, cheiros, mano). El fenómeno de la estereoisomería -llamado también quiralidad- aparece en todos los compuestos que poseen algún átomo de carbono que esté unido a cuatro átomos o grupos de átomos diferentes.

Se denomina racemización (del latín racemus, racimo de uvas) al proceso químico en el que una forma de un compuesto quiral se va transformando en su imagen especular. Es decir, a la conversión de un compuesto L en D, o viceversa.

La mayoría de los aminoácidos naturales tienen dos isómeros estructurales: la forma dextrógira (D) y la forma levógira (L); por ejemplo, la alanina, la prolina, el ácido aspártico, etc. Tres de los aminoácidos de las proteínas tienen, además, dos diastereoisómeros o formas alo (L-alo y D-alo): la hidroxilisina, la treonina y la isoleucina. Cuando la racemización tiene lugar en un compuesto con más de un carbono asimétrico (es decir, con más de un isómero estructural), la reacción de racemización recibe también el nombre de epimerización (del griego epi, sobre).

En general, las reacciones biológicas son estereoespecíficas: los compuestos naturales, para poder ser biológicamente activos, necesitan tener una determinada configuración espacial, por lo que las moléculas orgánicas de los seres vivos suelen ser quirales. Así, los aminoácidos son en su mayoría de configuración L, mientras que, por ejemplo, los azúcares simples de origen natural son generalmente D.

Aunque en las proteínas de un ser vivo los aminoácidos estén presentes únicamente en la forma estructural levógira (L), al morir el organismo se iniciará una lenta reacción de racemización. Si simbolizamos con AA el aminoácido concreto, con m y n el número de moléculas de cada isómero, y con kL y kD las constantes que definen la velocidad de racemización, la reacción puede ser descrita como:

Así pues, dado que la proporción D-aminoácidos/L-aminoácidos aumenta con la edad del ejemplar, conociendo, de un aminoácido, su tasa de racemización y las cantidades de forma L y D presentes en una muestra, podremos determinar la edad cronométrica de ésta.

Técnicas

Tras los procesos adecuados de obtención y preparación de la muestra para su datación por racemización de aminoácidos (AAR), pueden utilizarse diversas técnicas analíticas para determinar su relación enantiomérica (D-AA/L-AA). Las más usuales son:
- Cromatografía líquida de intercambio iónico.
- Cromatografía líquida de alta resolución.
- Cromatografía de gases.
- Electroforesis capilar.

Aplicaciones

Los campos de aplicación de la AAR son muchos y variados, pudiendo destacarse los siguientes:
- Antropología.
- Arqueología.
- Paleobiología.
- Oceanografía.
- Estratigrafía.
- Medicina Forense.

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