Péptidos

Los péptidos son polímeros de aminoácidos. Estos se encuentran en la naturaleza, varían en tamaño desde pequeñas moléculas que solo contienen dos o tres aminoácidos a macromoléculas que contienen miles de ellos. Aquí nos centraremos en la estructura y propiedades químicas de los péptidos mas pequeños, lo que servirá de preludio a las consideraciones sobre los péptidos de gran tamaño denominados proteínas.

Los péptidos son cadenas de protenia.

Dos molécula de aminoácidos pueden unirse de forma covalente a travéz de un enlace amida sustituido, denominado enlace peptídico, formando un dipéptido. Este enlace se forma por eliminación de los elementos del agua del grupo alfa-carboxilo de un aminoácido y el grupo alfa-amino del otro.

Figura 1.
Formación de un enlace peptídico en un dipéptido. Es ésta una reacción de condensación. El grupo alfa-amino del aminoácido 2 actúa como nucleófilo (grupo funcional ricos en electrones y capaces de donarlos) desplazando el grupo hidroxilo del aminoácido 1. Los grupos amino son buenos nucleófilos, pero el grupo hidroxilo es un grupo saliente pobre por lo que no es desplazado fácilmente. A pH fisiológico la reacción, tal como se muestra, no tiene lugar de forma apreciable. La formación del enlace peptídico es endergónica con una variación de energía libre de alrededor de +21 kJ/mol

La formación del enlace peptídico es un ejemplo de una reacción de condensación que es un tipo de reacción frecuente en las células vivas. Obsérvese que, tal como se muestra en la figura 1, esta reacción tiene un equilibrio que favorece mas a los reactivos que a los productos. Para conseguir que la reacción sea termodinámicamente mas favorable, es necesario modificar, o activar, químicamente el grupo carboxilo de modo que su grupo hidroxilo pueda ser eliminado mas fácilmente.

Se puede unir tres aminoácidos mediante dos enlaces peptídicos para formar un tripéptido; de manera similar se pueden unir aminoácidos para dar tetra y pentapéptidos. Cuando se unen unos cuantos aminoácidos de este modo, la estructura resultante se denomina oligopéptidos. Cuando se unen muchos aminoácidos, el producto se denomina polipéptido. Las proteínas pueden tener miles de unidades aminoácidas. Aunque a veces los términos "polipéptido" y "proteína" son intercambiables, las moléculas denominadas polipéptidos tienen generalmente masas moleculares relativas inferiores a 10.000.

La figura 2 muestra la estructura de un pentapéptido. Las unidades de aminoácido de un péptido se denominan frecuentemente residuos (cada uno ha perdido un átomo de hidrógeno de su grupo amino y una porción hidroxilo de su grupo carboxilo). El residuo aminoácido del final de un péptido que tiene un grupo alfa-amino libre es el residuo amino-terminal (o N-terminal); el residuo del otro extremo, que tiene un grupo carboxilo libre, es el residuo carboxilo-terminal (C-terminal). Por convención, los péptidos cortos se denominan según la secuencia de sus aminoácidos constituyentes empezando por la izquierda con el residuo amino-terminal y siguendo hacia el extremo carboxilo en la derecha, ver figura 2.

Figura 2.
Estructura del pentapéptido serilgliciltirosinilalanilleucina, o Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu. Los péptidos se nombran empezando por el residuo amino-terminal que, por convención, se sitúa a la izquierda. Los enlaces peptídicos se muestran sombreados en gris y los grupos R en rojo

Aunque la hidrólisis de los enlaces peptídicos es una reacción exergónica, tiene lugar lentamente debido a su alta energía de activación. La consecuencia es que los enlaces peptídicos de las proteínas son muy estables en la mayoría de condiciones intracelulares.

El enlace peptídico es el enlace covalente mas importante que uno aminoácidos en los péptidos y proteínas. El otro único tipo de enlace covalente que se presenta con suficiente frecuencia para merecer una mención especial en este momento es el enlace disulfuro que se forma a veces entre dos residuos de cisteína. Los enlaces disulfuro juegan un papel especial en la estructura de muchas proteínas, especialmente las que actúan en el medio extracelular, tales como la hormona de la insulina y las inmunoglobulinas o anticuerpos.

Casi todos los compuestos biológicos con un centro quiral se presentan en la naturaleza en una sola de sus formas estereoisómeras, sea la L o la D. Los aminoácidos de las proteínas son los L-estereoisómeros. Se han encontrado D-aminoacidos solamente en péptidos pequeños de las paredes celulares bacterianas y en algunos antibióticos peptídicos

Es un hecho notable que todos los aminoácidos de las proteínas sean L-estereoisómeros. Cuando se forman compuestos quirales en reacciones químicas ordinarias se obtiene un mezcla racémica de isómeros D y L. Mientras que las formas D y L de las moléculas son dificiles de distinguir y aislar por el químico, para los sistemas vivientes son tan diferentes como la noche y el día. La capacidad de las células para sintetizar específicamente el isómero L de los aminoácidos es un reflejo de una de las muchas propiedades extraordinarias de las enzimas. La estereoespecificidad de las reacciones catalizadas por algunas enzimas es posible gracias a la asimetría de sus sitios activos. La estructura tridimensional característica de las proteínas que dicta sus actividades biológicas diversas, requiere que todos sus aminoácidos constituyentes sean de una serie estereoquímica