Enlace Peptídico. Péptidos

Enlace peptídico. Péptidos.

 Niveles de organización estructural de las proteínas.  Estructura y propiedades del enlace peptídico.  Concepto, nomenclatura y propiedades de los péptidos.

 Ruptura enlace peptídico.  Péptidos con actividad biológica.

Niveles estructurales de proteínas Estruct. cuaternaria

Estructura primaria: Secuencia de una cadena de aminoácidos. Enlaces covalentes peptídicos. Estructura secundaria: Conformación regular local. No incluye las cadenas laterales. Estructura terciaria: Plegamiento o conformación global. Ordenamiento estructura secundaria. Estructura cuaternaria: Disposición espacial adoptada por proteínas formadas por más de una cadena polipeptídica.

Péptidos y proteínas

Los péptidos se forman por la unión de los aminoácidos mediante enlaces covalentes de tipo amida llamados enlaces peptídicos

 Péptido: hasta 50 aminoácidos

 Oligopéptido: péptido pequeño < 20 aminoácidos  Polipéptido: péptido grande entre 20-50 aminoácidos

 Proteínas: péptido > 50 aminoácidos  Proteínas oligoméricas: formadas por subunidades idénticas llamadas protómeros  Proteínas sencillas y conjugadas (grupo prostético)

Enlace peptídico

Enlace peptídico

Enlace peptídico Enlace no favorecido termodinámicamente G = 10 KJ/mol La reacción sin catalizar es muy lenta

En la célula la formación del enlace peptídico está acoplado a la hidrólisis de ATP

Aminoacil tRNA sintetasa

aa + tRNA

ATP

aminoacil-tRNA

AMP + PPi

Péptidos

Residuo Amino terminal

Residuo carboxilo terminal

Características del enlace peptídico El enlace peptídico tiene algunas propiedades muy importantes para la estructura de las proteínas Es más corto y rígido que un enlace C-N simple Geometría esencialmente plana. Los átomos que participan en el enlace (C, O, N, H) están en el mismo plano

Características del enlace peptídico Carácter parcial de doble enlace:  Puede considerarse un híbrido de resonancia  No se permite giro alrededor del enlace -C-N-

Estruturas resonantes del enlace peptídico

Características del enlace peptídico

El grupo de átomos alrededor del enlace peptídico puede darse en dos configuraciones posibles: Trans y Cis

Prolina

Estructura peptídica

 El enlace peptídico es plano y rígido

 Hay libre rotación alrededor de los enlaces C-C y C-N

Ángulo C-C

 = -180º a +180º

Ángulo C-N

 = -180º a +180º

Estructura peptídica  Un oligopéptido tiene muchas conformaciones según enlaces  y   Adopta más favorable:

 Energéticamente  Menor impedimento estérico  Menor repulsión electrostática

Estructura peptídica

Residuo Amino terminal

Residuo carboxilo terminal

Ruptura de los enlaces peptídicos  Ebullición • Calentando a (110ºC) en medio ácido (HCl 6M) o base fuerte

 Hidrólisis específica • Química: • BrC=N ( 

lado carboxilo residuos de Metionina)

• Hidroxilamina ( 

enlaces asparragina-glicina)

• Enzimática (Proteasas): • • • •

Tripsina (  Arginina y Lisina) Quimotripsina (  lado carboxilo residuos Tyr, Trp,Phe, Leu y M e t) Trombina (  lado carboxilo residuo de Arginina) Carboxipeptidasa A (libera el aa C-terminal, excepto Arg, Lis y Pro )

Polipéptidos como polianfolitos

Punto isoeléctrico

pH < pI carga + pH = pI sin carga pH > pI carga -

Péptidos con actividad biológica  Hormonas:  Oxitocina (9 aa)  Bradikinina (9 aa)  Insulina (30 aa + 21 aa)  Glucagón (29 aa)

Insulina Cadena A

Cadena B

 Antibióticos:  Gramidicina S (9 aa cíclico)  Venenos:  -amanitina (8 aa cíclico)  Antioxidantes:  Glutation (-glutamil-cisteinil-glicina)  NAC (N-acetil-L-cisteína)  Proteínas:  Citocromo c (109 aa)  Quimiotripsinógeno (245 aa)  Tiroglobulina (5460 aa)

Gramidicina S L- Leu

D-Phe

O. rn

L-Pro

P. ro

L-Val

D-Phe

D-Orn

Glutation (red)

L- Leu -Glutamato

Cisteína

Glicina

Como se nombran los polipeptidos El orden de los aminoácidos en la proteína. Por convención, el extremo amino terminal (NH3+) de la cadena polipeptídica denominado simplemente N-terminal, se escribe a la izquierda de la secuencia, por ende, el grupo carboxilo o C-terminal, se escribe a la derecha de la secuencia. Todas las secuencias se leen desde el N-terminal hasta el C-terminal. Esta convención se debe a que en el ribosoma, que es la enzima que hace los enlaces peptídicos en la naturaleza, la cadena crece agregando un nuevo aminoácido al carboxilo terminal, por lo tanto el extremo que emerge primero del ribosoma, es el N-terminal. En la siguiente figura el dipéptido se lee valina, alanina y no al revés Tomando en cuenta lo anterior, debe quedar claro una proteína o péptido tendrá diferentes características dependiendo de la cantidad y cualidad de los grupos ionizables presentes en la molécula. De manera que la proteína o péptido tendrá, al igual que los aminoácidos libres, curvas de titulación y pH isoeléctrico (pI) específicos, en los cuales el pH no sufre variaciones en un campo eléctrico.

Nombrando a los polipéptidos La unión de muchos aminoácidos a través de enlaces peptídicos se denomina poliéptido, que es una cadena sin ramificaciones de residuos de aminoácidos; así se denominan una vez que están unidos unos con otros. Al nombrar al polipéptido, los residuos que derivan de los aminoácidos terminados en -ina, como la glicina, los terminados en –ano, como triptofano y los terminados en ico, como aspártico, cambian estos sufijos por –il, con la excepción del carboxilo terminal. Así por ejemplo la valina y la alanina pueden formar al dipéptido valilalanina, a través de un enlace peptídico (ver figura), o el tripéptido compuesto por una valina en posición N-terminal, una glicina y en el Cterminal una leucina, se denomina valilglicilleucina:

Oligopéptidos La condensación del grupo a-carboxilo de un aminoácido con el grupo a-amino de otro, con pérdida de una molécula de agua, hace que los dos aminoácidos queden unidos por un Enlace peptídico o Enlace amida (en Bioquímica preferimos la primera de estas dos denominaciones). Los compuestos resultantes reciben el nombre de Péptidos, con un prefijo indicativo del número de aminoácidos que entran en su composición. Así, hablamos de dipéptidos (2 aminoácidos), tripéptidos (3 aminoácidos), tetrapéptidos (4 aminoácidos), etc. En general, denominamos oligopéptidos cuando se trata de un número relativamente pequeño (en la práctica, hasta unos 40 aminoácidos) y de polipéptidos cuando el grado de polimerización es mucho mayor (que puede llegar hasta 1000 aminoácidos). Todas las proteínas tienen una estructura polipeptídica, es decir, todas están compuestas por uno o varios polipéptidos. Pero conviene no confundir el término polipéptido con proteína. Éstas, como veremos, pueden estar formadas por uno o varios polipéptidos.

El enlace peptídico establecido tiene una serie de propiedades interesantes. Para ilustrarlas veamos el tripéptido Alanil-alanil-alanina. La unión peptídica tiene polaridad, dado que se establece entre grupos distintos (un amino y un carboxilo). Por lo tanto, en un extremo del péptido queda un grupo amino (-NH2) libre; es el Ntérmino o término amino: Mientras que en el extremo opuesto del péptido queda un grupo carboxilo (-COOH) libre; es el C-término o término carboxilo: Convencionalmente, las cadenas polipeptídicas se numeran desde el N-término, dando el número 1 al aminoácido que lo ocupa, y así sucesivamente hasta llegar al C-término.