Proteinas

Las proteínas en el espacio pueden adquirir diversas conformaciones, es decir diferentes arreglos espaciales que pueden tener los átomos de una proteína. Estas conformaciones no deben alterar los enlaces peptídicos de una proteína, ni su secuencia de aminoácidos, y para que esta conformación sea estable debe tener una Energía Libre de Gibbs cercana a 0 que haga a la proteína estable. Una proteína nativa es cualquier proteína funcional con pliegues.

Citotripsina (Gris) y glicina (azul)

Las proteínas van a tener que presentar estabilidad, es decir no perder su conformación nativa a pesar de la entropía, esta estabilidad va a estar dada por enlaces por puentes de hidrógeno, enlaces disulfuro, enlaces no covalentes, entre otros.

Estructura Primaria

Los enlaces covalentes presentan limitaciones al polipéptido. El enlace peptídico (C-N) es un poco más pequeño que el enlace C-N normal pero más largo que el doble enlace C=N esto indica que el enlace peptídico presenta algunas características que presenta el enlace doble. Esto hace que el enlace peptídico no pueda girar y hace este enlace rígido entre carbono y nitrógeno por lo tanto es un enlace coplanar. En un polipéptido, los carbonos a de aminoácidos cercanos están en situación trans respecto al enlace peptídico.

Así como en el enlace peptídico no puede haber rotación, si puede haberla entre los enlaces Ca-N (F))) y Ca-C (Y) el valor de esos ángulos va a variar en cada cadena.

FIGURE 4–3 Ramachandran plot for L-Ala residues. The

conformations of peptides are defined by the values of _ and _.

Conformations deemed possible are those that involve little or no

steric interference, based on calculations using known van der

Waals radii and bond angles. The areas shaded dark blue reflect

conformations that involve no steric overlap and thus are fully

allowed; medium blue indicates conformations allowed at the

extreme limits for unfavorable atomic contacts; the lightest blue

area reflects conformations that are permissible if a little flexibility is

allowed in the bond angles. The asymmetry of the plot results from

the L stereochemistry of the amino acid residues. The plots for other

L-amino acid residues with unbranched side chains are nearly

identical. The allowed ranges for branched amino acid residues

such as Val, Ile, and Thr are somewhat smaller than for Ala. The Gly

residue, which is less sterically hindered, exhibits a much broader

range of allowed conformations. The range for Pro residues is

greatly restricted because _ is limited by the cyclic side chain to the

range of _35_ to _85_.

La estructura primaria de una proteína nos marcará la secuencia que siguen los aminoácidos en la estructura de la cadena polipeptídica.

Estructura Secundaria

El término estructura secundaria hace referencia a la conformación local de una parte del polipéptido. Existen dos tipos de estructuras secundarias: a-hélice y las conformaciones b.

a-Hélice

El más simple de los arreglos que una cadena polipeptídica puede tener con sus rígidos enlaces peptídicos. En esta estructura la columna vertebral de aminoácidos está enrollada en un axis imaginario dibujado a la mitad de la hélice y los grupos R de los residuos protruyen hacia el exterior y el giro se produce cada 3.6 residuos de aminoácidos aproximadamente. El giro de la hélice encontrado en las a-hélice es hacia la derecha.

La estabilidad de las hélices es dada por los puentes de hidrógeno que se presentan entre el Hidrógeno del antiguo grupo amina y el oxígeno del grupo carbonilo

Los limitantes para la estabilidad de la a-hélice son:

1. Repulsión Electrostática con grupos R con carga

2. El volumen de los grupos R

3. Interacciones entre los grupos R

4. Presencia de Prolina y Glicina juntas

5. Interacciones entre los aminoácidos terminales y la característica cualidad de dipolo de la cadena.

Dipolaridad de la cadena alfa

Conformación b

Esta conformación es mucho más extendida que la hélice a, en este tipo de estructura secundaria la cadena polipeptídica se extiende a manera de zigzag formando láminas llamadas láminas b, y las láminas b están unidas por puentes de hidrógeno para formar hojas b simulando un acordeón o biombo. Las hojas b pueden ser paralelas o antiparalelas como se muestra en la imagen

Asas y giros

En una hélice a o una hoja b, los residuos consecutivos tienen una conformación similar que se repite en toda la estructura. También, las proteínas presentan tramos de estructura tridimensional no repetitiva. La mayor parte de estas regiones se puede caracterizar como asas y giros porque causan cambios de dirección en la columna vertebral del polipéptido.

Las asas y giros unen a las hélices a y las hojas b y permiten que la cadena de polipéptido se doble sobre sí misma para producir la forma tridimensional compacta que se ve en la estructura nativa.

Las asas contienen con frecuencia residuos hidrofílicos y se suelen encontrar en las superficies de las proteínas, donde están expuestas al solvente y forman puentes de hidrógeno con el agua.

Las asas que contienen pocos residuos se llaman giros si causan un cambio abrupto en la dirección de una cadena de polipéptidos. Los giros más comunes y bruscos se llaman giros inversos o b porque con frecuencia conectan hojas b antiparalelas diferentes.

En las proteínas se comprueban varias estructuras de giro. Todas disponen de puentes de hidrógeno internos que estabilizan la estructura y es la causa de que se puedan considerar como estructuras secundarias.

Estructura Terciaria

La estructura terciaria se debe al plegamiento de un polipéptido (que puede tener ya algunas regiones de hélice a y de estructura b) para formar una estructura tridimensional empacada en forma apretada. Los residuos de aminoácidos alejados en la estructura primaria se acercan entre sí y permiten interacciones entre sus cadenas laterales. Mientras que la estructura secundaria está estabilizada por puentes de hidrógeno entre los hidrógenos del grupo amino y oxígenos del carbonilo, la estructura terciaria se halla estabilizada por interacciones no covalentes (casi siempre de efecto hidrofóbico) entre las cadenas laterales.

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