Estructura Secundaria de las Proteinas


 

Como ya fue descrito en un post anterior, en la estructura de las proteinas pueden distinguirse cuatro niveles organizacionales:

 

 

La estructura secundaria o nivel secundario de organizacion estructural de las proteinas ha sido definida como la conformacion presente en regiones locales del polipeptido o proteina, que esta estabilizada a traves de enlaces de hidrogeno entre los elementos del enlace peptidico.

 

Las estructuras secundarias estan mantenidas por enlaces de Hidrogeno entre diferentes grupos peptidicos, especificamente entre el grupo N-H de un enlace peptidico y el grupo carbonilo (C=O) de otro enlace peptidico.

 

Pauling y Corey, al estudiar las posibles estructuras secundarias de las proteinas, describieron que las principales estructuras que forman parte de este nivel de organizacion, deben tener las siguientes caracteristicas (Postulados de Pauling and Corey):

 

         Los amino acidos son de la serie L

         Los atomos del enlace peptidico estan en un mismo plano  y la configuracion del enlace es trans

         Cada oxigeno carbonilico y cada nitrogeno amidico estan formando puentes de Hidrogeno

         La rotacion solo es posible alrededor del carbono alfa.

         Los hidrogenos que forman parte de los puentes de hidrogeno se encuentran cercanos a la linea hipotetica que une a los atomos de oxigeno y nitrogeno involucrados en el enlace peptidico

         La cadena lateral R de los aminoacidos no estan involucradas en la estructura secundaria

 

El nivel secundario de organizacion de las proteinas incluye a las siguientes estructuras:

 

Alfa-helice                      

 

Beta-lamina o estructura en hoja beta plegada

                        Paralela

                        Antiparalela

 

Giros beta, vueltas Beta o vueltas inversas.

 

Estructura secundaria no repetitiva

 

Alfa helice

 

Es el segundo nivel de organizacion proteica en el cual el esqueleto peptidico esta enrollado, como una estructura en espiral,  alrededor de un eje imaginario  (organizacion helicoidal de la cadena peptidica)

 

Caracteristicas estructurales de la alfa-helice:

 

- Hay 3.6 amino acidos en cada vuelta de la helice.

- Todos los enlaces peptidicos son planares y trans.

- Los grupos N-H de todos los enlaces peptidicos apuntan en la misma direccion, la cual es aproximadamente paralela al eje de la helice

- Los grupos C=O de todos los enlaces peptidicos apuntan en la direccion opuesta a la de los grupos NH, tambien casi paralela al eje de la helice.

- El grupo C=O de cada enlace peptidico esta unido por enlace de hidrogeno al grupo N-H del enlace peptidico que se encuentra separado de el por cuatro amino acidos

- Todos los  grupos R se encuentran dispuestos hacia afuera de la helice.

 

La estabilidad de la alfa-helice esta afectada por diversos factores que incluyen, entre los mas importantes:

 

1. – las interaccion electrostatica entre aminoacidos sucesivos con cadenas R que contienen grupos cargados.

2. – los tamanhos de los grupos R adyacentes.

3. – las interacciones  entre grupos R espaciados por tres o cuatro residuos.

4. – la presencia de residuos de Prolina (recuerdese que la prolina es un iminoacido con una configuracion diferente a la de los otros aminoacidos).

 

Casi  ¼ de todos los residuos de aminoacidos que forman un polipeptido forman parte de alfa-helices, aunque este numero es variable y puede variar grandemente de proteina a proteina. En el siguiente ejemplo puede verse el contenido en alfa-helice de la calmodulina:

 

Hola plegada Beta (beta lamina)

 

Esta estructura secundaria se define como el nivel secundario de organizacion de las proteinas en el cual el esqueleto de la cadena peptidica (Beta hebras) se extiende en un arreglo en zigzag similar a  una serie de pliegues, con los enlaces peptidicos organizados en planos de inclinacion alterna (alternando planos descendentes y planos ascendentes). La hola plegada beta puede formarse entre dos cadenas peptidicas o entre diferentes segmentos de una misma cadena peptidica.

 

Caracteristicas de la Hoja plegada (beta-lamina):

 

1. – cada enlace peptidico es planar y tiene configuracion trans.

2.- Los grupos C=O y N-H de los enlaces peptidicos de cadenas adyacentes (o de segmentos adyacentes de una misma cadena) estan en el mismo plano apuntando uno hacia el otro, de tal forma que se hace posible el enlace de hidrogeno entre ellos.

3.- Los puentes de hidrogeno son mas o menos perpendiculares al eje principal de la estructura en hoja plegada.

3.- Todos los grupos R en cada una de las cadenas alternan, primero arriba del eje de la lamina, despues abajo del mismo, y asi sucesivamente.

 

Hay dos clases de estructura beta en hoja plegada:

 

Antiparalela: se forma cuando las dos cadenas polipeptidicas corren en direccion opuesta (una corre del grupo amino al carboxilo y la otra del carboxilo al amino)

 

beta lamina, antiparalela

beta lamina, antiparalela

 

 
 
 
 

 

 

Paralela: Si las cadenas polipeptidicas adyacentes corren en la misma direccion

 

Beta-lamina, paralela

Beta-lamina, paralela

 

 

 

 

 

Usualmente los segmentos de polipeptidos que muestran conformacion Beta se denominan, individualmente, Beta-hebras, y se  representan por una flecha que apunta en la direccion en la cual la hebra corre (del grupo amino al grupo carboxilo).

 

En las proteinas pueden encontrarse ambos tipos de hojas plegadas, pero la estructura antiparelela es mas estable. El contenido de conformacion beta en las proteinas es muy variable: la mioglobina, por ejemplo, no presenta este tipo de estructura secundaria, mientras que el 45 % de los amino acidos de la quimotripsina forman parte de una conformacion beta.

 

Debe indicarse que no toda la cadena polipeptidica es parte de una conformacion de alfa-helice o de hoja plegada.  Existen porciones asociadas a giros, segmentos irregularmente enrollados y otros con formas extendidas: la Carboxipeptidasa, por ejemplo, tiene a un 38 % de los aminoacidos contenidos en alfa-helices y un 27 % formando estructuras beta. Por consiguiente, alrededor del la tercera parte de sus residuos de aminoacidos no estan incluidos en estas estructuras secundarias.  

 

Beta giro, giro inverso, vueltas inversas o  beta-vueltas

 

Este es el nivel secundario de la organizacion proteica que permite el cambio de direccion de la cadena peptidica, necesario para que la proteina adopte una estructura  mas compacta.

Giro Beta

Giro Beta

 

 

Estas estructuras incluyen generalmente 5 residuos de aminoacidos o menos, y se asocian a la superficie proteica, ya que son estructuras hidrofilicas. Debido a consideracion termodinamicas, en el medio acuoso celular o sanguineo los aminoacidos hidrofobicos tienden a esconderse en el interior de la proteina, exponiendose en los pliegues los aminoacidos mas hidrofilicos, los cuales interactuan con el ambiente acuoso. Como resultado, estos giros beta permiten la compactacion de la proteina.

 

Observe en la siguiente imagen como las estructuras en alfa-helice y conformaciones beta( las hebras beta estan representadas como flechas), estan conectadas a traves de dobleces y giros beta que compactan a la proteina:

 

Diferentes aminoacidos favorecen diferentes clases de estructuras secundarias: mientra la alanina, el glutamato, y la leucina tienen una propension a aparecer en alfa-helice, la valina y la isoleucina aparentemente favorecen a las estructuras beta, y la glicina, la asparagina y la prolina tienden a estar presentes en los giros beta.

 

Una cierta cantidad de los aminoacidos de las proteinas no se encuentran formando parte de ninguna de las estructuras anteriores, sino que se encuentran en estructuras menos organizadas que estas, que se  han descrito como  conformaciones enrolladas con cierto grado de organizacion y que han sido denominadas estructuras secundarias no repetitivas.

 

Para obtener mas informacion sobre la estructura secundaria, le sugerimos revisar estas dos excelentes fuentes:  

 

En ingles:

Eisemberg, D.

The discovery of the α-helix and β-sheet, the principal structural features of proteins

 

En castellano:

Dr. Vazquez-Contreras: Estructura secundaria de las proteinas

 

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17 pensamientos en “Estructura Secundaria de las Proteinas

  1. me parece muy importante este punto de vista ya que se dice que es muy importante por las extructurtas y comformidades de cada aparato de aminoacidos

  2. enverdad aqui nosale lo que quiero saber… pliz `pongan lo justo y necesario en este caso estructura secundaria de las proteinas
    :(

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