Enlace peptídico y características estructurales

Se llama enlace peptídico al enlace químico que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro aminoácido. Esta clase de enlace, donde se pierde una molécula de agua, permite la formación de los mencionados péptidos y de las proteínas.

Al unirse un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) con pérdida de una molécula de agua, se establece un enlace CO-NH. El desarrollo de este enlace siempre necesita el aporte de energía; a su vez, cuando el enlace peptídico se rompe, se produce la liberación de energía. El enlace peptídico (-CO-NH-) se representa normalmente como un enlace sencillo. Sin embargo, posee una serie de características que lo aproximan más a un doble enlace.Características estructurales del enlace peptídico

Como el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, el enlace C-O tiene un 60% de carácter de doble enlace mientras que el enlace C-N tiene un 40%. Por tanto, los enlaces C-O y N-C del enlace peptídico tienen características intermedias entre el enlace sencillo y el enlace doble. De hecho, las distancias interatómicas medidas en los enlaces C-O y C-N son intermedias entre las del enlace sencillo y el doble enlace. Esta disposición atómica está estabilizada por resonancia, de forma que los seis átomos implicados en la formación del enlace peptídico están contenidos en el mismo plano.

Otra consecuencia importante de la resonancia es que incrementa la polaridad del enlace peptídico y se establece un momento dipolar. Por este motivo, cada enlace peptídico puede participar en dos puentes de hidrógeno. En uno de ellos, el grupo -NH- actúa como donador de hidrógeno y en el otro, el grupo -CO- actúa como receptor de hidrógeno. Esta propiedad contribuye notablemente al plegamiento tridimensional de las proteínas. El carácter parcial de doble enlace impide la libre rotación del enlace que une los átomos de C y N en el enlace peptídico.

Esta rigidez del doble enlace limita las posibilidades conformacionales de los péptidos. Existen dos configuraciones posibles: Configuración cis: los dos Cα se sitúan del mismo lado del doble enlace, y Configuración trans: los dos Cα se sitúan a distinto lado del doble enlace. Usualmente, la configuración trans está favorecida. Sólo en el caso de que el segundo AA del enlace peptídico sea la prolina puede resultar favorecida la configuración cis.enlace peptídico- Diferencias entre Péptidos y Proteínas

Los péptidos sólo podrán cambiar de conformación mediante el giro en torno a los enlaces sencillos en los que intervienen los Cα tetraédricos. Como estos son los únicos grados de libertad que presenta la estructura, la conformación de la cadena polipéptídica queda completamente definida cuando se conocen los valores de Ψ y de Φ para cada AA.

En la estructura de un péptido o de una proteína, cada AA presenta un valor de f y otro de y determinados. Es el tamaño físico de los átomos o grupos de átomos presentes en las cadenas laterales el que determina los posibles valores que pueden adoptar los ángulos phi Φ y psi Ψ.

Características estructurales del enlace peptídico

En las décadas de 1940 y 1950, estudios basados en la difracción de rayos X sobre muestras de cristales de aminoácidos, dipéptidos y tripéptidos realizados por Linus Pauling y Robert Corey ayudaron a comprender la estructura del enlace peptídico, observándose que:

-El enlace C-N que une a dos aminoácidos es más corto que otros enlaces C-N.

-El enlace C-N presenta carácter parcial de doble enlace ya que se estabiliza por resonancia, lo que no permite el giro en dicho enlace.

-Los cuatro átomos del enlace (CO-NH) se hallan en un mismo plano, con el Oxígeno y el Hidrógeno en posición trans. Sin embargo, el resto de los enlaces (N-C y C-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro.

Esta ordenación plana rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón de un péptido está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos en los que sí puede haber giro. Pero no todos los giros son posibles, lo que impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.

Si denominamos «Φ» al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-C, y «Ψ» al del enlace C-C, solo existirán unos valores permitidos para Φ y Ψ; y dependerá en gran medida del tamaño y características de los grupos R sucesivos.

Degradación del enlace peptídico

La rotura de un enlace peptídico puede producirse a través de la hidrólisis: así se denomina al desdoblamiento que registra una molécula por intermedio del agua. En la naturaleza este proceso es extremadamente lento (más de 1000 años). En su presencia se romperá liberando 8–16 kilojulios/mol (2–4 kcal/mol) de energía libre, aunque es posible acelerar el proceso haciendo uso de diversas técnicas:estructura del enlace peptídico

Hidrólisis ácida: se consigue dejando la proteína en una ebullición durante mucho tiempo con soluciones de tipo ácido fuerte (H2SO4 y HCI). Este camino consigue la destrucción completa del triptófano y parte de la treonina y la serina.

Hidrólisis básica: por lo general se lleva a cabo haciendo uso de BaOH o NaOH, y no destruye los aminoácidos mencionados en el método anterior.

Hidrólisis enzimática: en los seres vivos, esta forma de degradar los enlaces peptídicos es la más normal. En este caso entran en acción unas enzimas proteolíticas que actúan lentamente y muchas veces no completan su trabajo, aunque tampoco se produce la destrucción de los aminoácidos ni la ralentización (cuando un compuesto ópticamente activo se vuelve racémico). Este tipo de hidrólisis es muy específico.

Hidrólisis por temperatura: si las condiciones son normales, los enlaces peptídicos no se destruyen, pero la proteína sí puede desnaturalizarse (es decir que se rompan sus estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria). Por otro lado, si se aplica una temperatura superior a los 110° durante 48 horas, sí es posible destruir los enlaces.

Diferencias entre Péptidos y Proteínas

Los péptidos tienen un número bajo de aminoácidos, que abarca desde dos hasta algunas decenas de ellos, y su conformación en solución se vuelve flexible.

Las proteínas pequeñas, cercanas estructuralmente a los péptidos grandes, presentan una conformación definida y mucho menos flexible.

Hay proteínas que, como los péptidos, presentan una conformación desordenada y flexible, pero que se ordena cuando se encuentra en interacción con otras macromoléculas de la célula.

Ejemplos de enlaces peptídicosEjemplos de enlaces peptídicos

Cualquier péptido es un ejemplo perfecto de los enlaces peptídicos, ya que son el resultado de este tipo de juntura de aminoácidos. A continuación algunos de los más importantes:

Oxitocina (Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2): Hormona producida por el hipotálamo y que cumple funciones neuromoderadoras del sistema nervioso central y un rol vital en la preparación del cérvix femenino durante el parto y de los pechos durante la lactancia.

Vasopresina (Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2): Segregada por el hipotálamo, controla la reabsorción de las moléculas de agua de la orina, aumentando su concentración y cumple un papel clave como regulador homeostático sanguíneo. Es una hormona de nueve aminoácidos.

Gastrina: Esta hormona peptídica regula la producción de jugos gástricos en el estómago. Se compone de 14 aminoácidos.

Bradiquinina (Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg): Compuesto por nueve aminoácidos, este péptido es un fármaco que produce vasodilatación y caída de la presión sanguínea, por lo que se usa para el tratamiento de los hipertensos.

Insulina: Hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos, segregada por el páncreas para regular el ciclo de los azúcares en sangre.

Prolactina: Hormona peptídica que estimula la producción de leche en los pechos maternos. Se compone de una secuencia de 198 aminoácidos.