PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA

2019-II

PÉPTIDOS:
El enlace peptídico y péptidos
bioactivos
PEPTIDO: UNIÓN COVALENTEMENTE
ENTRE DOS O MÁS AMINOÁCIDOS

Aminoácidos a pH fisiológico?
Proteínas: polímeros de aminoácidos

Polímeros de secuencias variables de aminoácidos:

Dipéptido – unión de 2 aa
Tripéptido – unión de 3 aa
Oligopéptido – unión de hasta 20 aa

Polipéptido – más de 20 aa unidos

estructura 3D dependiente de la secuencia de a.a

(variaciones grupo R)

a.a. unidos covalentemente

α-COOH de un aa + α-NH2 del siguiente

5. Péptidos 3
EL ENLACE PEPTÍDICO UNE COVALENTEMENTE
A LOS AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos de los péptidos y

proteínas se denominan residuos,
pues han perdido átomos en la
reacción de condensación

Enlace peptídico = enlace amídico

LA FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO
SE CATALIZA EN EL RIBOSOMA
Organización del enlace peptídico
El establecimiento de enlaces peptídicos es la base para
la formación de péptidos y proteínas
(POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS)

Péptidos 6
 Ejemplo de dipéptido

- Polímeros de 2-50 unidades

- Más de 50 a.a. son proteínas
- Nomenclatura: N-terminal a la izquierda y C-terminal a la derecha

Enlace peptídico

O
H3N CH2 C NH CH CO2
CH3

N-terminal C-terminal gly-ala

4. Aminoácidos 8
Nomenclatura de péptidos

- Se nombra con un il, al extemo N-terminal

- Nombre completo del a.a C-terminal

4. Aminoácidos 9
 Tetrapétpdido

O O O
H3N CH2 C NH CH C NH CH C NH CH2 CO2
N-terminal CH2OH CH2C6H5 C-terminal

gly-ser-phe-gly
glicilserilfenilalanilglicina

Polipéptido:
1 2 3 4 5
arginil – alanil – glicil – arginil – glutamico
N-terminal --------------------------------------------> C-terminal
arg – ala – gli – arg – glu
R – A – G – R – E
4. Aminoácidos 10
Cómo dibujar un péptido?

4. Aminoácidos 13
Cómo dibujar un péptido?
Péptido: Gly-Ser-Met, GSM.

Step 1: Draw the structures for each amino acid in the peptide,
starting with the N-terminal amino acid on the left.

4. Aminoácidos 14
Cómo dibujar un péptido?
Péptido: Gly-Ser-Met, GSM.

Step 2 Remove the O atom from the carboxylate group of the N-

terminal amino acid and two H atoms from the adjacent amino
acid. Repeat this process until the C-terminal amino acid is
reached.

4. Aminoácidos 15
Cómo dibujar un péptido?
Péptido: Gly-Ser-Met, GSM.

Step 3 Connect the remaining parts of the amino acids by forming

amide (peptide) bonds.

4. Aminoácidos 16
 Dibujar un péptido: ejercicio en clase (tablero)
- Ejercicio: Dibuje y nombre el siguiente péptido: Thr-Val-Asp

+ +

4. Aminoácidos 17
Enlace peptídico: sustitución nucleofílica

Enlace peptídico - Enlace covalente

- sustitución nucleofílica
- grupo -amino + grupo -carboxílico
- Formación de molécula H2O

(-OH)
(H-OH)
(-NH3+)

Péptidos 17
Enlace peptídico: componente energético
Formación del enlace peptídico está acoplado a la hidrólisis de ATP
Reacción termodinámicamente viable

a.a1 ATP 1) Fosforilación

PPi
a.a1-AMP 2) Sustitución
nucleofílica

a.a2 H2O Libera energía

3) Enlace peptídico
a.a1-a.a2
AMP 5. Péptidos 18
Enlace peptídico: componente energético
En la célula la formación del enlace peptídico está acoplado a la hidrólisis de ATP
Reacción termodinámicamente viable
Enlace peptídico: componente energético
En la célula la formación del enlace peptídico está acoplado a la hidrólisis de ATP
Reacción termodinámicamente viable

2) Sustitución
nucleofílica

5. Péptidos 19
5. Péptidos 20
 Enlace peptídico: Nitrógeno SP3 → SP2

Enlace peptídico - Deslocalización electrónica

- Nitrógeno SP2 se conjuga con el grupo carbonilo

Enlace peptídico
CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE PEPTÍDICO
1- EL ENLACE PEPTÍDICO ES ESTABILIZADO POR RESONANCIA

Difracción de rayos X en cristales de dipéptidos demostraron que:

Enlace C-N en un péptido es más corto (1.32A) → (C=N)
que un enlace C-N de una amina simple (1.46A)

Nitrógeno SP2

EN CONSECUENCIA…
EL ENLACE PEPTÍDICO EXHIBE CARÁCTER DE DOBLE ENLACE
NO PUEDE ROTAR
ENLACE PEPTÍDICO: Planar

2- DISPOSICIÓN CO-PLANAR DE LOS ÁTOMOS ASOCIADOS AL ENLACE PEPTÍDICO

CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE PEPTÍDICO
3- CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA TIPO TRANS DE LOS GRUPOS R

- Solo pueden girar enlaces antes y

después del grupo CH-R
Rotación permitida del enlace peptídico

- Rotación difícil del enlace C-N (enlace amida)

- Phi () = entre N y C (rotación)
- Psi () = C y –C=O (rotación)

- omega = entre –C=O y N (peptídico)

(No rotación)
 ENLACES PHI (ϕ) Y PSI (ψ):
RESTRINGIDOS EN ROTACIÓN
IMPEDIMENTO ESPACIAL
O ESTÉRICO
 ROTACIÓN Phi (ϕ) Y Psi (ψ):
PLANO DE RAMACHANDRAN
Psi () = C y –C=O (rotación restringida)

Phi () = entre N y C (rotación restringida)

Un péptido tiene punto isoeléctrico?

5. Péptidos 31
 Ejercicio: PI de un péptido
¿Cuál es el pI del Péptido: Ala- Glu- Gly- Lys?

5. Péptidos 32
 Ejercicio: PI de un péptido 4.25 10.53

9.69

Ala ----- Glu ------ Gly----- Lys

2.18

Ala Glu Gly Lys Lys Neto

NH3+ COO- COO- NH3+
+1 0 0 +1 +2
pH = 2.18

pH = 4.25
+1 0 -1 +1 +1
pH = 9.69
+1 -1 -1 +1 0
0 -1 -1 +1 -1
pH = 10.53
0 -1 -1 0 -2
pI = (4.25 + 9.69) / 2 = 6.97
 Ejercicio: Especies predominantes a un pH

¿especies predominantes del Péptido Ala-Glu-Gly-Lys y su % a pH = 8

Ala Glu Gly Lys Lys Neto

NH3+ COO- COO- NH3+
+ 0 0 + +2
pH = 2.18

pH = 4.25
+ 0 - + +1
+ - - + 0
pH = 9.69
0 - - + -1
pH = 10.53
0 - - 0 -2
8.0 = 9.69 + log (Pep(-1) / Pep(0))
100 = Pep(-1) + Pep(0)
PI de polipéptidos (Taller 2)

¿Cuales son las propiedades poliiónicas del péptido?

Glu – Lys – Ala – Asp – Phe

¿Cuál es el pI del péptido y

cual es su forma poliiónica?

¿Cuales son las formas

pKa
poliiónicas principales y su
aa/función α-COOH α-NH2 grupo R
% a pH=5? (Tarea)
E- glu 2,19 9,67 4,25
K - lis 2,18 8,95 10,53
A - ala 2,34 9,69 -
D - asp 2,09 9,82 3,86
F- fen 1,83 9,13 -
5. Péptidos 35
Síntesis química de péptidos (fase sólida)

Método de Merrifield
1) 2) Fmoc (bloqueo)

5. Péptidos 36
Síntesis química de péptidos (fase sólida)

Método de Merrifield
1) 2) Fmoc (bloqueo)

5. Péptidos 37
Síntesis química de péptidos (fase sólida)
Método de Merrifield
TFA (clivaje)
3)

5. Péptidos 38
 PEPTIDOS

DETERMINACIÓN DE
ESTRUCTURA
Determinación estructura de péptidos:
Componente Químico (N-ter)
Bromuro de cianógeno: cliva en met

Fenilisotiocianato: Determinación de N-ter (Edman, máx 50 a.a)

1) Médio básico

Feniltiocarbanilo

2) Medio ácido
Feniltiohidantoína
Feniltiohidantoína: Análisis HPLC

Feniltiohidantoína

5. Péptidos 41
Determinación estructura de péptidos:
Componente enzimático

Hidrólisis parcial enzimática

Hidrolizar en fragmentos más pequeños

Carboxipeptidasa: Determinación de C-terminal:

Tripsina: cliva en residuos de lys y arg (básicos)

Quminiotripsina: cliva en residuos phe, tyr, y trp (aromáticos)

5. Péptidos 42
Pepsina: Cliva en phe, tyr, trp, leu, asp, glu
Ejemplo
Determinar la secuencia del polipéptido de 20 a.a con el siguiente resultado
de análisis

gly2 ala4 leu4 phe3 trp1 lys2 met2 ser1 arg1 (composición de a.a)

RESULTADOS:

Paso 1:

N-terminus = ala (fenilisotiocianato = Edman) (Química)

C-terminus = phe (carboxipeptidasa) (enzimática)

5. Péptidos 43
Ejemplo

Paso 2: Hidrólisis de tripsina (cliva en lys and arg = básicos) originando 4

fragmentos:

I. trpphearg
II. alaleuglymetlys (N-terminal ???)
III. leuglyleuleuphe (c-terminal)
IV. alaalasermetalaphelys (N-terminal ???)

El fragment III representa los 5 últimos a.a. (tripsina no cliva en Phe)

Cada fragmento II o IV debe ser N-terminal (no se sabe cual)

5. Péptidos 44
Ejemplo

Paso 3: El bromuro de cianógeno (cliva en met) origina 3

fragmentos:

1. alaleuglymet (debe ser N-terminal)

2. alaphelysleuglyleuleuphe (C-terminal)
3. lystrppheargalaalasermet

El fragment 2 debe ser C-terminal

El fragment 1 debe ser N-terminal

5. Péptidos 45
Ejemplo

Paso 4: Reacción con tripsina: (Ensamblar el péptido)

I. alaleuglymetlys
II. trp.phe.arg
III. alaalasermet.alaala.phelys
1. leuglyleuleuphe

BrCN
trypsin trypsin
ala-leu-gly-met-lys-trp-phe-arg-ala-ala

ser-met-ala-phe-lys-leu-gly-leu-leu-phe
BrCN trypsin
5. Péptidos 46
Ejercicio (Taller 2)

Determinar la secuencia. del polipéptido de 20 a.a con el siguiente

resultado de análisis

Composición: Met, Leu, Val, Lys, Gly, Ile, Thr

Fenilisotiocianato (Edman) = Gly

Carboxipeptidasa = Thr
Tripsina (2 péptidos): Gly-Leu-Met-Val-Lys
Ile-Thr

Bromuro de Cianógeno (2 péptidos): Gly-Leu-Met

Val-Lys-Ile-Thr

5. Péptidos 47
Glutatión (antioxidante)

γ-L-glutamil-L-cisteinilglicina
De mayor abundancia en animales, plantas y bacterias
enlace peptídico con γ-COOH del grupo R (Glu)

Biosíntesis enzimática por dos reacciones

sucesivas de condensación:
γ-glutamilcisteín sintetasa Dona e-
Glutation sintetasa -s-s-

5. Péptidos 49
Glutation: reductor natural

Principal antioxidante y donante de cisteína en las células

SH de glutation actúa como agente reductor: forma –SH reducida (GSH)

es convertida a forma oxidada (GS-SG) con formación de enlace disulfuro

5. Péptidos 50
Glutatión: protector de proteínas
reduce cualquier enlace disulfuro en las proteínas citoplasmáticas

Forma –SH reducida es recuperada con glutation

intervienen transhidrogenasa de la glutationa-proteína y glutatión reductasa

5. Péptidos 51
Glutatión: como antioxidante
Consume agentes oxidantes (H2O2, .OH, O2-) que causan daños a proteínas,
ácidos nucleicos o lípidos: los reduce a formas inocuas para la célula (H2O)

Regenera mediante la Glutation reductasa: en presencia de coenzimas

NADPH (NADH) que se oxidan a NADP+ (NAD+)

90%

RNS, ROS

Nicotinamida adenina
10% dinucleótido
5. Péptidos 52
Glutatión: regenerador de vitamina C
Actúa como reductor de la vitamina C

Se oxida Se reduce
 Oxitocina bovina:
Enlace disulfuro puede formar un macrociclo
S S

Glu-Cys-Cys-Asn-Pro-Ala-Cys-Gly-Arg-His-Tyr-Cys-NH2

S S

- Hormona secretada por glándula pituitaria

- Secretada a la sangre por estímulo del ordeño

- Estimula contracciones musculares del útero y glándula mamaria
- Se aplica para mejorar tiempo de ordeño

4. Aminoácidos 59
Oxicitocina / vasopresina: humana
Enlace disulfuro
Oxitocina

Nonapéptido semicíclico
Residuo ile (pos.3) es fundamental para
función biológica
contracción de músculo uterino en el parto
Estimula expulsión de la leche de las
glándulas mamarias

Vasopresina
Nonapéptido semicíclico
antidiurético
estimula reabsorción de agua por el riñón

contracción de vasos sanguíneos

control de la presión arterial
5. Péptidos 60
Conotoxina GI: Enlace disulfuro:

Conotoxin G I
Cys.Tyr.Ile.Glu.Arg.Cys.Pro.Leu.Gly.NH2

Péptido neurotoxíco S S
“Conus”
veneno del caracol

Interfiere en el transporte de canales iónicos (analgésico)

Bloquea liberación de neurotransmisores

4. Aminoácidos 61
Aspartamo: péptido artificial
Aspartamo [L-aspartil-L-fenilalanina]
Edulcorante artificial: 200x > poder endulzante que azúcar
Industria (síntesis química)

Fenilalanina vs Fenilcetunuria (herencia)

Fenilalanina hidroxilasa

5. Péptidos 62
Péptidos antibióticos
Función biológica de antibióticos peptídicos naturales:
→ autoprotección de los microorganismos que los producen
También en humanos

5. Péptidos 64
Péptidos antibióticos (BBMM UNAL)

Péptidos antimicrobianos
conocidos

Tesis de Maestría

Péptidos inhiben bombeo protones

en la membrana celular

5. Péptidos 65
Análogos de catelidicinas (BBMM UNAL)

Análogos de péptidos menos citotóxicos y no hemolíticos

Tesis de Maestría
5. Péptidos 67
Bioquímica Básica (1000042-2) 5. Péptidos 68
Bioquímica Básica (1000042-2) 5. Péptidos 69
Péptidos

Cada posición de un péptido se llama residuo del aminoácido

2-10 residuos – oligopéptido
10-50 residuos – polipéptido
>50 residuos – proteína

Existen péptidos cíclicos y ramificados pero mayoría son lineales con

dos residuos terminales
grupo amino libre (N-terminal)
grupo carboxilo libre (C-terminal)

Péptidos lineales que poseen secuencia conocida se nombran a

partir del N terminal designando cada residuo como sustituyente
acílico:
1 2 3 4 5
arginil – alanil – glicil – arginil – glutamato
N-terminal --------------------------------------------> C-terminal
arg – ala – gli – arg – glu
Bioquímica Básica (1000042-2)
R – A – G – R – E 5. Péptidos 70
Propiedades iónicas de polipéptidos

Con excepción de los residuos terminales, los demás grupos α-NH2 y

α-COOH de aa forman enlaces peptídicos: carácter iónico global
depende de grupos R ácidos y básicos
aa ácidos (glu, asp, tir, cis) aportan carga negativa c/u
aa básicos (lis, arg, his) aportan carga positiva c/u
aa neutros no aportan ninguna carga (neutros)

Características poliiónicas de polipéptidos con actividad biológica es

de gran importancia para su estructura porque eso controla su
función biológica

Para determinar el carácter poliiónico de un polipéptido a diferentes

pH se debe identificar las funciones ionizables presentes, omitiendo
las que no se ionizan

Bioquímica Básica (1000042-2) 5. Péptidos 71

Propiedades iónicas de polipéptidos

¿Cuales son las

propiedades poliiónicas del
péptido?

A – E – G – K
ala – glu – gli – lis

pKa
aa/función α-COOH α-NH2 grupo R
A - ala 2,34 9,69 -
E - glu 2,19 9,67 4,25
G -gli 2,34 9,60 -
K - lis 2,18 8,95 10,53

Bioquímica Básica (1000042-2) 5. Péptidos 72

Péptidos naturales: Glutationa o Glutatión
Degradación de glutationa es indirecta y intervienen 4 enzimas:
transpeptidasa de γ-glutamilo, dipeptidasa, ciclotransferasa de γ-
glutamilo y 5-oxoprolinasa

Bioquímica Básica (1000042-2) 5. Péptidos 73

Transporte aa a través de la membrana

Transpeptidasa de γ-glutamilo asociada a membrana transporta

aminoácido para dentro de la célula y se inicia ciclo de degradación y
biosíntesis de glutationa en el citoplasma

Sintetasa de
la glutationa

ciclotransferasa
de γ-glutamilo
dipeptidasa

Sintetasa de
Bioquímica Básica (1000042-2) 5-oxoprolinasa γ-glutamilcisteína5. Péptidos 74