Péptidos

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Esquema general.
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PÉPTIDOS: ASPECTOS GENERALES.
La unión de dos o más aminoácidos (AA)
mediante enlaces amida origina los
péptidos. En los péptidos y en las proteínas,
estos enlaces amida reciben el nombre de
enlaces peptídicos y son el resultado de la
reacción del grupo carboxilo de un AA con el
grupo amino de otro, con eliminación de una
molécula de agua (Figura de la izquierda).
Cuando los AA se encuentran formando parte
de una cadena polipeptídica se suelen
denominar residuos, para diferenciarlos de su
forma libre.
Cuando el péptido está formado por menos
de 15 AA se trata de un oligopéptido
(dipéptido, tripéptido, etc.). Cuando contiene
entre 15 y 50 AA se trata de un polipéptido y
si el número de AA es mayor, se habla de
proteínas. En los seres vivos se pueden
encontrar proteínas formadas por más de
1000 AA.
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PÉPTIDOS: ASPECTOS GENERALES.
Independientemente de la longitud de
la cadena polipeptídica, siempre habrá
un grupo NH2 que no ha reaccionado
(el extremo amino) y un grupo COOH
que tampoco ha reaccionado (el
extremo carboxilo).
La formación de los enlaces peptídicos
da lugar a la cadena principal o
esqueleto de la proteína, en la que la
unidad repetitiva básica está formada
por el -NH- (del grupo amino), el Ca
(con su hidrógeno y su cadena lateral)
y el -CO- del grupo carboxilo (recuadro
de color morado en la figura superior).
A partir del esqueleto se proyectan las
cadenas laterales, responsables de
sus propiedades químicas.
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PÉPTIDOS: ASPECTOS GENERALES.
A la hora de nombrar un oligopéptido se
considera como AA principal al que
conserva el grupo carboxilo. El resto de
los AA se nombran como sustituyentes,
comenzando por el AA que ocupa el
extremo amino. Por ejemplo, el tripéptido
de la figura superior es Ser-Tyr-Cys se
denominará seril-tirosil-cisteína.
Para nombrar polipéptidos y proteínas, se
recurre a nombres triviales que, en la
mayoría de los casos, hacen referencia a su
función.
Se denomina secuencia de un péptido o de
una proteína al orden de los AA que lo
integran. La secuencia viene determinada
por:
1.- qué AA forman del péptido o proteína
2.- el orden en que están ensamblados.
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PÉPTIDOS: ASPECTOS GENERALES.
Los términos polipéptido y
proteína no siempre son
equivalentes, puesto que algunas
proteínas están formadas por más
de una cadena polipeptídica. Es el
caso de la hemoglobina (Figura de
la izquierda). En este caso:
1.
cada polipeptído no se
considera como una proteína,
sino como una subunidad de
una proteína, y está
representado de un color
distinto en la figura
2.
el término proteína se refiere a
la asociación funcional de las 4
subunidades .
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El enlace peptídico.
La unión de dos o más
aminoácidos (AA) mediante
enlaces amida origina los
péptidos. En los péptidos y en
las proteínas, estos enlaces
amida reciben el nombre de
enlaces peptídicos y son el
resultado de la reacción del
grupo carboxilo de un AA con
el grupo amino de otro, con
eliminación de una molécula
de agua.
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El enlace peptídico.
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. 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 .
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El enlace peptídico.
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.
momento dipolar del
enlace peptídico
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El enlace peptídico.
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:
1.
Configuración cis: los dos Ca se
sitúan del mismo lado del doble
enlace
2.
Configuración trans: los dos Ca se
sitúan a distinto lado del doble
enlace.
Normalmente, 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.
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El enlace peptídico.
Los péptidos sólo podrán cambiar de conformación
mediante el giro en torno a los enlaces sencillos en
los que intervienen los Ca tetraédricos.
En cada AA, el Ca puede establecer dos ángulos de
torsión con los planos de los dos enlaces peptídicos
contiguos: los llamados f (phi) y y (psi) :
ángulo phi (f) es la rotación en torno al enlace Ca-N
ángulo psi (y) es la rotación en torno al enlace C-Ca
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 y y de f
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 (f) y psi (y).
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El enlace peptídico.
Cuando se representan los
valores de phi (f) y psi (y) de
cada AA se obtiene la gráfica de
Ramachandran, en la que se
distinguen tres regiones con
valores "permitidos" de los
ángulos de torsión ya que no dan
lugar a impedimentos estéricos
en la estructura.
Estas regiones corresponden a
los dos tipos de elementos
estructurales mayoritarios
presentes en las proteínas: la
estructura b y la a-hélice.
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Propiedades de los péptidos.
Los péptidos son estructuras
intermedias entre los AA y las
proteínas. Sus propiedades físicas y
químicas suelen reflejar en mayor o
menor medida las de los AA que lo
componen. Sin embargo, al
enmascararse mutuamente los
grupos hidrofílicos (carboxilo y
amina) que forman parte de los
enlaces peptídicos, el carácter polar
o apolar de los péptidos depende de
la naturaleza de los grupos de las
cadenas laterales de los AA que lo
integran. Análogamente, los valores
de pKa de los grupos ionizables a
menudo se ven alterados por la
proximidad de otros grupos polares.
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Propiedades de los péptidos.
Los péptidos presentan a menudo
ciertas peculiaridades
estructurales que no aparecen en
las proteínas.
Los grupos NH2 y COOH
terminales pueden encontrarse
bloqueados.
Así, es frecuente encontrar grupos
amino terminales que están
acetilados o en forma de ácido
piroglutámico (un residuo de Glu
N-sustituído por su propia
cadena lateral) y grupos carboxilo
terminales en forma de amidas.
Este bloqueo de los grupos terminales
confiere al péptido resistencia frente a
exopeptidasas. Un ejemplo de péptido que
presenta estas modificaciones es la
hormona liberadora de tirotropina (TRH):
piroglutamil-histidil-prolinamida.
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Propiedades de los péptidos.
En hongos y bacterias
pueden encontrarse
péptidos cíclicos, en los
que pueden aparecer
algunos AA de la serie D,
como es el caso del
antibiótico gramicidina S
cuya secuencia es:
—[L-Val - L-Orn - L-Leu D-Phe - L-Pro]2—
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Funciones de los péptidos.
En los animales superiores llama la atención el hecho de cómo unos pocos
AA que no presentan actividad alguna en forma aislada son capaces de
desencadenar respuestas biológicas tan intensas. Los péptidos se
producen generalmente mediante la hidrólisis de proteínas precursoras,
aunque en hongos y bacterias existen sistemas de síntesis peptídica no
ribosómica, en los cuales los AA son activados a través de una vía
diferente.
Entre las funciones biológicas más importantes que realizan los péptidos
podemos destacar las siguientes:
1.
AGENTES VASOACTIVOS
2.
HORMONAS
3.
NEUROTRANSMISORES
4. ANTIBIÓTICOS
5.
ANTIOXIDANTES
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Funciones de los péptidos:
1.- Agentes Vasoactivos.
El agente hipertensor más potente
que se conoce es la angiotensina II,
un octapéptido que se origina
mediante la hidrólisis de una
proteína precursora que se llama
angiotensinógeno, y que no tiene
actividad vasopresora.
Angiotensina II
Bradiquinina
Otros péptidos son agentes
hipotensores (tienen actividad
vasodilatadora). Uno de los mejor
conocidos es la bradiquinina, un
nonapéptido que se origina
mediante la hidrólisis de una
proteína precursora que se llama
quininógeno.
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Funciones de los péptidos:
2.- Hormonas.
Las hormonas son señales químicas que ejercen su
acción sobre órganos y tejidos situados lejos del
lugar donde se han sintetizado. Muchas hormonas
tienen estructura peptídica, como por ejemplo:
Glucagón: Hormona compuesta por 29 AA liberada
por el páncreas cuando los niveles de azúcar en
sangre son altos. Hace que en el hígado, el
glucógeno se hidrolice para generar glucosa. Sus
efectos son los contrarios a los de la insulina.
Oxitocina: nonapéptido (CYIQNCPLG) segregado
por la hipófisis. Provoca la contracción uterina y la
secreción de leche por la glándula mamaria,
facilitando el parto y la alimentación del recién
nacido
Vasopresina: nonapéptido (CYFQNCPRG) que
induce la reabsorción de agua en el riñón (también
se llama hormona antidiurética)
Somatostatina: tetradecapéptido que inhibe la
liberación de la hormona del crecimiento
Insulina: Hormona compuesta por 51 AA sintetizada
en el páncreas. Estimula la aborción de glucosa por
parte de las células. Su ausencia es causa de
diabetes. La insulina fue el primer péptido que se
secuenció por métodos químicos. Por ese trabajo,
Frederick Sanger recibió el Nobel de Química en
1958. Está formada por dos cadenas polipeptídicas
unidas entre sí mediante tres puentes disulfuro.
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Funciones de los péptidos:
3.- Neurotransmisores.
Los neurotransmisores son
señales químicas producidas
en un terminal nervioso
presináptico, y que a través de
un receptor específico ejercen
su acción sobre la neurona
post-sináptica.
Son neurotransmisores
peptídicos las encefalinas
(pentapéptido), las endorfinas
(pentapéptido)y la sustancia
P (undecapéptido).
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Funciones de los péptidos:
4.- Antibióticos.
La valinomicina y la
gramicidina S son dos
péptidos cíclicos con acción
antibiótica.
Los dos contienen
aminoácidos de la serie D,
además de otros aminoácidos
no proteicos.
La valinomicina es un
ionóforo: es capaz de
transportar iones potasio a
través de las membrana
biológicas.
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Funciones de los péptidos:
5.- Antioxidantes.
El glutation (H-g-Glu-Cys-GlyOH) es un tripéptido que actúa
como antioxidante celular.
Reduce las especies reactivas
del oxígeno (como el peróxido
de H) gracias a la enzima
glutatión peroxidasa, la cual
cataliza la siguiente reacción:
H2O2 + 2GSH GSSG + 2 H2O
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Secuenciación los péptidos.
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Secuenciación los péptidos.
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Secuenciación los péptidos.
24
Secuenciación
los péptidos.
Esquema general
25
Secuenciación los péptidos.
Determinación de puentes disulfuro.
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Síntesis química
de péptidos.
Esquema general
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