ENLACE PEPTIDICO

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El enlace peptídico en profundidad 
 
 
Dr. Valmore Bermúdez Pirela 
 
 
Estructura y propiedades del enlace peptídico 
 
n péptido es un polímetro de aminoácidos. Un polímetro (de poli, muchos y meros, 
unidad) es una cadena de unidades básicas unidas entre sí por enlaces químicos 
covalentes. 
Hay muchos tipos de polímeros y un buen ejemplo de un polímero simple es el polietileno. En 
el polietileno, la unidad básica es el etileno CH2=CH2. Así, por ejemplo, un dietileno estaría 
formado por 4 átomos de carbono H3C-CH2-CH2-CH3 y sería equivalente al gas butano. 
Estos polímeros pueden tener cadenas realmente largas, como es el caso del polietileno que 
usamos para las bolsas de plástico. 
A diferencia del etileno, los L-α- aminoácidos poseen en común dos grupos funcionales 
distintos y por ello es posible designar a uno de ellos (el grupo α-amino) como la cabeza y al 
otro (el carboxilato) como la cola: 
Hay varias maneras de unir a dos aminoácidos entre sí, pero si 
queremos tener siempre un nuevo sitio de unión para añadir un 
tercer aminoácido debemos unirlos cabeza con cola, dejando así la 
cabeza del primero y la cola del segundo libres para reaccionar con 
nuevas unidades de aminoácido: 
Una cadena de hidrocarburo lineal como el polietileno es 
perfectamente simétrica y no se puede distinguir el principio del 
final. un polímero de 
aminoácidos tiene un inicio y 
un fin. Por ello, en un 
polímero simétrico, no es 
posible codificar información, 
porque no sabríamos en que 
lado empezar a leer. 
Sin embargo, en los péptidos 
el dipéptido ala-ser es diferente del ser-ala, ya que el 
primero resulta de unir el grupo -COOH de la alanina (ala, 
A) con el -NH2 de la serina (ser, S), mientras que el 
segundo resulta de unir el grupo -COOH de la serina con 
el -NH2 de la alanina. 
Al reaccionar un ácido carboxílco con una amina, el 
enlace resultante se denomina una amida y es semejante 
al grupo amídico polar que encontramos en la cadena lateral de los aminoácidos asparagina 
(asn, N) y glutamina (gln, Q). El enlace amida formado entre dos �-aminoácidos recibe el 
U 
nombre de enlace peptídico. Los aminoácidos unidos por enlaces peptídicos ya no pueden 
llamarse aminoácidos. 
La cadena formada por varios aminoácidos unidos recibe el nombre de polipéptido y para 
referirnos al conjunto de átomos formado por un nitrógeno imídico, Cα, un carbonilo y su 
grupo R decimos que se trata de un residuo de aminoácido. 
Identifique los átomos que conforman el tercer resto de aminoácido en el siguiente 
pentapéptido: 
 
 
Las amidas poseen varias propiedades singulares, que derivan del hecho de que el orbital 
que alberga al par de electrones no compartidos del átomo de nitrógeno se sobrepone con el 
orbital de tipo π del doble enlace >C=O. 
Así, una amida: 
• Tiene serias dificultades para aceptar un protón, ya que el par de electrones no 
compartidos no está disponible, es decir, no actúa como base en un medio acuoso 
(por ello la asparagina y la glutamina no son aminoácidos básicos). 
• Al poseer el N un par de electrones no compartidos se generan formas resonantes, 
por lo tanto, el enlace posee cierto carácter de doble enlace, es decir, alta densidad 
electrónica y un orbital tipo-π. 
• Esto tiene consecuencias en la geometría de los átomos alrededor del enlace. 
 
Propiedades químicas. 
Los péptidos al formarse pierden un grupo amino y un carboxilato por cada enlace que se 
forma, por lo tanto, sólo el primer grupo amino y el último grupo carboxilato, que no han 
reaccionado pueden ionizarse. Sin embargo, muchos grupos R poseen funciones químicas 
ionizables que pueden participar en las propiedades ácido base de un péptido. 
Por tanto, todos los péptidos poseen tantos pKa's como aminoácidos con grupos R ionizables 
tengan y además, un amino y un carboxilo. 
La diferencia de electronegatividad entre el átomo de nitrógeno y el hidrógeno unido a este 
en el enlace peptídico hacen de esta parte del enlace un grupo con capacidad para donar un 
puente de hidrógeno. Además, el oxígeno del carbonílo puede aceptar hidrógenos en la 
formación de puentes de hidrógeno. 
Así, un enlace peptídico puede aceptar un puente de hidrógeno y donar otro 
simultáneamente. Las restricciones geométricas hacen que esto no pueda ocurrir 
internamente. Es decir, para que se pueda dar la formación de puentes de hidrógeno se 
requiere que otros átomos (de la misma o de otra molécula) se acerquen al enlace peptídico. 
Gracias a que conservan cierta polaridad los péptidos poseen solubilidad en agua, a pesar 
de que la formación de la amida elimina los grupos cargados (-COO- y N+H3) y reduce por 
tanto la polaridad. Sin embargo, dicha solubilidad es marginal, ya que su estructura 
electrónica de dobles enlaces resonantes, aunada a la presencia de los carbonos � en las 
esquinas del plano son regiones bastante apolares. 
Consecuentemente, los enlaces peptídicos en solución pueden presentar un caracter polar o 
apolar y el balance dependerá en gran medida de la naturaleza de los sustituyentes laterales 
de los aminoácidos que lo forman. Así, el dipéptido leu-val será insoluble en agua, mientras 
que el dipéptido glu-lys será bastante soluble. El dipéptido gly-gly posee una solubilidad 
limitada, pero si se disuelve en agua. 
Desde el punto de vista químico, el enlace peptídico es bastante estable y no se hidroliza con 
facilidad. Para promover la reacción de hidrólisis se requiere un medio ácido ( HCL 6N por 
ejemplo) y alta temperatura (90oC) por tiempos prolongados (24-72 h). Estas condiciones son 
tan drásticas que destruyen algunos aminoácidos cuyos grupos R son sensibles, por 
ejemplo, los aminoácidos asn y gln poseen un grupo R que es también una amida! y el anillo 
indólico del triptofano también resulta particularmente delicado en estas condiciones. 
El método de hidrólisis arriba mencionado ha sido empleado para determinar la composición 
de aminoácidos que presenta un péptido. Esto quiere decir, determinar cuantos residuos de 
cada tipo de aminoácido se requieren para formar la secuencia de residuos que presenta un 
determinado péptido. Cabe aclarar que esto no significa que con esta información podamos 
determinar la secuencia de aminoácidos de dicho péptido. En estos casos, el contenido de 
asn y gln es desconocido y sólo podemos determinar cuanyo glu+gln (glx) y cuanto asp+asn 
(asx) se encuentra. 
La solución de aminoácidos resultante de la hidrólisis de un péptido puede analizarse 
mediante cromatografía de intercambio iónico o cromatografía en fase reversa. 
Una propiedad muy importante de los enlaces peptídicos, es que el nitrógeno amídico puede 
ser desplazado del enlace peptídico por su reacción con el grupo tiocarbamida en medio 
ácido. Como una tiocarbamida-N substituida se puede generar a partir de la reacción entre 
una amina y un isotiocianato (reacción que ocurre en medio básico), es posible hacer 
reaccionar el extremo amino de un péptido con fenilisotiocianato en medio básico, para 
formar el péptido feniltiocarbamilado correspondiente. Luego de lavar el exceso de 
fenilisotiocianato, se aplica un medio ácido y el tiocarbamoilo correspondiente formará un 
ciclo de 5 miembros llamado feniltiohidantoina con el carbonilo del enlace peptídico 
adyacente. El resultado es un péptido más corto, con un nuevo extremo amino y la 
feniltiohidantoina del primer aminoácido. Esta reacción se conoce como degradación de 
Edman. Puesto que el análisis de la 
feniltiohidantoina revelará la naturaleza del 
aminoácido que se encontraba en el extremo 
amino del péptido original y el nuevo péptido 
puede someterse al mismo procedimiento para 
determinar el aminoácido de la siguiente 
posición, la degradación de Edman es la base 
de las técnicas que permiten determinar la 
secuencia de péptidos 
En la práctica la degradación de Edman puede 
llevarse hasta unos 20 ciclos con cierta 
facilidad, pero la determinación de secuencias 
más largas se hace cada vez más difícil. Por 
ello,para determinar la secuencia completa de 
los aminoácidos de una proteína por medio de la degradación de Edman, es necesario 
fragmentar primero la proteína en secciones más pequeñas y luego separar los fragmentos. 
 
El enlace peptídico (geometría) 
Geometría planar del enlace peptídico. 
Debido a la presencia de formas resonantes del enlace peptídico: 
• La distancia >C-N< (0.132 nm) es 
más corta que la de los que se 
presentan en las aminas, (0.15 nm) 
y más larga que la de un doble 
enlace típico >C=N- (0.12 nm) 
como el que presentan las bases 
de shift. 
• La geometría del enlace >C-N< es 
planar. 
• Como el enlace el plano y no rota, 
los enlaces peptídicos pueden 
presentar isomería cis-trans. 
En esta imagen puede apreciar la 
planaridad del enlace peptídico y la 
geometría de los cuatro átomos que están 
unidos a él (dos carbonos α, el oxígeno 
del carbonilo y el hidrógeno del amino) 
 
 
Enlaces flexibles y enlaces rígidos en 
un dipéptido. 
El esqueleto base de un dipéptido está 
definido por la secuencia de átomos 
(H3+N)-Cα-CO-NH-Cα2-(COOH). Como ya 
se ha mencionado los cuatro átomos 
CαCNCα2 (átomos 2,3,4 y 5 en la figura 
que sigue al párrafo) están en un mismo 
plano y el enlace peptídico no puede girar. 
 Por tanto, el enlace peptídico presenta 
ángulos de enlace cercanos a 120o (por 
ejemplo el ángulo formado por los átomos 
1,2 y 3 o 4,5 y 6 en la figura) y el ángulo 
dihedro formado por los cuatro átomos 
Cα1CNCα2 (átomos 2,3,4 y 5) es de 180o 
(configuración trans, ocasionalmente puede ser 0o , es decir cis cuando los átomos 2 y 
5 están del mismo lado del enlace 3-4). El único aminoácido que se presenta en enlaces 
peptídicos tanto cis como trans es la prolina. 
Sin embargo, los Cα son tetrahédricos y por lo tanto los enlaces entre el Cα1CO (enlace 2-3), 
entre el Cα1R (2-metileno), entre Cα1N+H3 (1-2) , entre NHCα2(4-5), entre Cα2R (5-metileno) y 
entre Cα2COOH (5-6) pueden rotar libremente. El ángulo dihedro formado por los átomos 
1,2,3 y 4 de la figura se denomina ψ (psi) y el formado por los átomos 3,4,5 y 6 se denomina 
φ (phi). La posición de estos átomos determina la dirección que la cadena principal (átomos 
numerados) adopta 
fuera del plano de la 
figura anterior. Es 
decir la estructura 
tridimensional del 
dipéptido. Por 
convención, estos 
ángulos se 
consideran 0o 
cuando los átomos 
vecinos equivalentes 
se encuentran en el 
mismo plano y en un 
mismo lado del 
enlace. A partir de 
dicha posición y 
colocando el 
carbono frente a 
uno, un giro en el 
sentido de las manecillas del reloj se considera positivo y en el sentido opuesto dará lugar a 
ángulos negativos. Así, los ángulos varían entre -180 y 180o. 
 
"Espacio conformacional" de un dipétido. 
 
El cuidadoso balance entre enlaces planos rígidos y enlaces tetrahédricos que pueden rotar, 
mismos que se alternan en el esqueleto de un péptido, convierten al péptido en una 
estructura con una flexibilidad limitada. Esta flexibilidad limitada está además restringida por 
los impedimentos estéricos que se generan cuando los ángulos dihedros φ y ψ adoptan 
posiciones en las que los átomos cercanos chocan unos con otros. Esto significa que de 
todas las posibles combinaciones de pares de ángulos (φ, ψ que existen (3602 = 129600 si se 
asume que la diferencia mínima entre dos posiciones distintas es de 1o) menos del 20% de 
ellas son físicamente posibles. Aún 
en el caso del dipéptido G-G, que 
no posee cadenas laterales, menos 
del 50% de las conformaciones son 
estables. 
Si tomamos dos ejes coordenados 
que representen las posiciones de 
los ángulos dihedros φ y ψ, para 
representar con un punto cada par 
de ángulos que resultan en una 
conformación no impedida, el mapa 
resultante se denomina mapa de 
Ramachandra. 
 
Mapa de Ramachandra de un 
dipéptido con grupos R de 
tamaño promedio. 
 
Las limitadas conformaciones que puede adoptar un péptido en el espacio juegan un papel 
muy importante en la estabilidad de la estructura tridimensional de las proteínas, ya que una 
vez que los distintos aminoácidos adoptan una cierta conformación, existen serias barreras 
energéticas para que la conformación se modifique. Así, como veremos en los siguientes 
apartados, las fuerzas débiles que se establecen entre los distintos grupos químicos de un 
péptido son suficientes para mantener la conformación de una proteína en un rango de 
condiciones de salinidad, pH y temperatura que resulta muy amplio cuando se le compara 
con la estabilidad de otros polímeros naturales y sintéticos.