Plegamiento, modificación y degradación de proteínas.

Las proteínas se generan a partir de los ARN por traducción el cual se transcribe a partir del ADN. Estas proteínas son sintetizadas en ribosomas. A medida que la proteína es sintetizada se va plegando; este paso es muy importante porque el plegamiento le da la forma y esto a su vez le da su función. Antes o durante el plegamiento puede sufrir modificaciones covalentes: modificaciones postraduccionales. Muchas veces estas modificaciones ayudan al plegamiento y a su actividad.
Luego que la proteína cumplió su función, la misma debe ser degradada. Los aminoácidos serán reutilizados para un nuevo ciclo de síntesis proteica, de la misma o de otra proteína diferente.
El tiempo que transcurre entre que se sintetiza la proteína y se degrada, se denomina vida media de la proteína. Indica el tiempo que una proteína se encuentra dentro de la célula.

El plegamiento es direccionado por la secuencia de aminoácidos. El plegamiento lleva a la proteína a su conformación correcta. Esta conformación, esta disposición tridimensional en el espacio, va a ser siempre la más favorable desde el punto de vista termodinámico; se pliega a favor de una disminución de la energía libre. Este plegamiento es lo que se conoce como estado nativo. El estado nativo de una proteína es la disposición espacial termodinámicamente más favorable.

Las proteínas pueden desnaturalizase, es decir, pueden perder la conformación, su forma, por ende, pierden su función. Hay varias maneras de desnaturalizar una proteína:

En la desnaturalización de una proteína se afectan las interacciones no covalentes, por lo tanto se ven afectadas las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias. Al perder su conformación pierde su función.
En el laboratorio, si poseemos una cadena polipeptídica desplegada, con tiempo, esa cadena adquirirá su estado nativo, es decir, adoptará su conformación más estable, puesto que la información de su plegamiento se encuentra en la estructura primaria (es decir, la disposición lineal de los aminoácidos formando una cadena polipeptídica). Este plegamiento lleva mucho tiempo, mucho más tiempo que en las células. Esto se debe a que en las células hay estructuras moleculares que se denominan chaperonas y participan activamente en el plegamiento in vivo de las proteínas.

Estructura jerárquica de las proteínas.

PROTEOMA: totalidad de proteínas de un organismo. Es el conjunto de proteínas que expresa una célula, es decir que no todas las células expresan el mismo proteoma (todas las células tienen el mismo genoma pero no el mismo proteoma).

ESTRUCTURA PRIMARIA.

La estructura primaria de una proteína es su disposición lineal de aminoácidos que componen una cadena polipeptídica.

Los aminoácidos son moléculas que constan de un Cα el cual se encuentra unido a un grupo amino (-NH₃), un grupo carboxilo (-COOH), un hidrógeno (H) y un resto (R). Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, los cuales se forman por condensación (es decir la pérdida de una molécula de agua):

De acuerdo a la cantidad de aminoácidos que componen la cadena, podemos hablar de péptido cuando la cadena está compuesta por 20-30 aminoácidos o polipéptido si la cadena contiene 200-500 aminoácidos.
Una proteína es un polipéptido o varios polipéptidos con una estructura terciaria bien definida.

En la figura vemos un tripéptido: 3 aminoácidos unidos entre sí mediante enlaces peptídicos.
Como resultado de la formación del enlace peptídico las cadenas polipeptídicas exhiben una polaridad debido a que todos los grupos amino se localizan del mismo lado del Cα. De esta manera, uno de los extremos de una proteína contiene un grupo amino libre (el N-terminal) y el otro extremo tiene un grupo carboxilo libre (el C-terminal).

Las cadenas laterales (R) de los aminoácidos determinan las propiedades características de cada uno y son la base para agrupar los aminoácidos en tres categorías principales:

Concepto:
La FUNCIÓN de una proteína depende de su ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL y su estructura tridimensional está determinada por la SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS.

FORMA=FUNCIÓN

ESTRUCTURA SECUNDARIA.

Las estructuras secundarias son los elementos cruciales de la arquitectura de las proteínas.
Las estructuras secundarias resultan del plegado de partes localizadas de una cadena polipeptídica. Un único polipéptido puede exhibir múltiples tipos de estructuras secundarias según su secuencia.
Las estructuras secundarias se encuentran estabilizadas por uniones del tipo no covalente.

 

	INTERACCIONES ESTABILIZADORAS
RANDOM COIL	NO
α-HÉLICE	PUENTES DE HIDRÓGENO
HOJA β	PUENTES DE HIDRÓGENO
GIRO β	PUENTES DE HIDRÓGENO

α-hélice.

Este tipo de estructura se encuentra mucho en proteínas del tipo globulares.
Es un segmento peptídico plegado en una hélice α, estabilizada por puentes de H formados por el carbonilo (C=O) de un aminoácido y el H del grupo amino de otro aminoácido ubicado a 4 aminoácidos de distancia en dirección al C-terminal:

Los puentes de H son paralelos al eje de la hélice.
Es muy importante notar la disposición de los restos R de los distintos aminoácidos: estos restos R se ubican hacia afuera de la α-hélice, por lo tanto, la naturaleza del resto R es muy importante para determinar la cualidad hidrófoba o hidrófila de la hélice. Si los restos son hidrófilos esta hélice podrá estar en contacto con el agua, es decir que se puede encontrar en el citosol; mientras que si estos restos son hidrófobos, la proteína se encontrará en la membrana, en la porción no polar de la bicapa fosfolipídica. Por esto es muy importante tener en cuenta la naturaleza del resto de los aminoácidos que forman parte de la hélice-α. 

Hoja β.

La hoja β está constituida por hebras β agrupadas lateralmente. Cada hebra β es un segmento polipeptídico corto casi totalmente extendido. La unión mediante puentes de H entre los átomos de la cadena principal, en hebras β adyacentes, dentro de la misma cadena polipeptídica o entre cadenas polipeptídicas diferentes, forma una hoja β.
Al igual que las α-hélices, las hojas β tienen una polaridad definida por la orientación del enlace peptídico. Por lo tanto, en una hoja plegada, las hebras β adyacentes pueden estar orientadas en la misma dirección (paralela) o en la opuesta (antiparalela) una respecto de la otra. En ambas disposiciones, los restos R se proyectan desde las dos caras de la hoja.

Giros β.

Los giros β están compuestos por 3 ó 4 residuos, se localizan en la superficie de una proteína formando plegamientos agudos que vuelven a dirigir la cadena principal polipeptídica hacia el interior. Estas estructuras secundarias cortas, en forma de U, son estabilizadas mediante puentes de H entre los residuos terminales. 

Los aminoácidos Gly y Pro son los más frecuentemente encontrados, la Gly no tiene cadena lateral (el grupo R es un H) por lo tanto es pequeño; y la curvatura intrínseca en la Pro, le permiten a la cadena polipeptídica plegarse para formar una estructura rígida en forma de U.
Estos giros les permiten a las proteínas grandes plegarse para formar estructuras altamente compactas.

Una cadena principal polipeptídica también puede contener curvaturas más largas o bucles. A diferencia de los giros, los bucles se pueden formar de muchas maneras diferentes.

Es importante destacar que en un mismo polipéptido pueden coexistir distintos tipos de estructura secundaria.

ESTRUCTURA TERCIARIA.

La estructura terciaria es muy importante porque es la que le da la forma a la proteína, y ya vimos que forma=función.
El plegamiento global de una cadena polipeptídica proporciona su estructura terciaria.La estructura terciaria se refiere a la conformación global de una cadena polipeptídica, es decir, la disposición tridimensional de todos sus residuos de aminoácidos. Esta estructura se encuentra estabilizada por:

	INTERACCIONES ESTABILIZADORAS
INTERACCIONES DÉBILES (no covalentes)	PUENTES DE HIDRÓGENO
	INTERACCIONES HIDRÓFOBAS
	INTERACCIONES IÓNICAS
UNIÓN COVALENTE	PUENTES S-S

Estas interacciones, sean covalentes como los puentes S-S o no covalentes, contribuyen a estabilizar el plegamiento de la molécula en el espacio, es lo que le va a dar la forma y gracias a esto la cadena polipeptídica va a poder llevar a cabo su función.
En base a su estructura terciaria podemos encontrar diferentes tipos de proteínas:

 

MOTIVOS Y DOMINIOS.

 Los motivos son combinaciones regulares de estructuras secundarias. Tienen una forma particular y gracias a esto puede cumplir su función.
Los dominios estructurales y funcionales son módulos de estructura terciaria. Las estructura terciaria de proteínas de PM mayores de 15000 está subdividida en diferentes regiones denominadas dominios. Desde el punto de vista estructural, un dominio es una región de un polipéptido plegada en forma compacta. 

Ejemplo:

cada una de las subunidades de la hemaglutinina contiene un dominio globular y un dominio fibroso. Son regiones de estructura terciaria que se pueden identificar.

ESTRUCTURA CUATERNARIA.

Las proteínas multiméricas constan de dos o más subunidades, las cuales pueden ser idénticas o no. La estructura cuaternaria describe el número y las posiciones relativas de las subunidades en las proteínas multiméricas.

La hemaglutinina, por ejemplo, vista anteriormente, consta de 3 subunidades idénticas que se mantienen unidas mediante enlaces no covalentes.

Otro ejemplo es el de la hemoglobina, una proteína que consta de 4 subunidades. Cada subunidad a su vez contiene un grupo prostético (grupo no proteico que forma parte de las proteínas): el grupo hemo (este grupo contiene Fe y une oxígeno). 

AGRUPACIONES MACROMOLECULARES.

Es el más alto nivel de organización. Pueden tener entre 10 y 100 cadenas polipeptídicas. En algunos casos pueden estar asociadas a ácidos nucleicos. Un ejemplo es el virus del mosaico del tabaco: 

Cada una de las partículas azules es una molécula proteica y lo que se ve en rojo es una molécula de ácido nucleico que lleva el virus dentro de la cápside proteica. A esta partícula viral se la considera una agrupación macromolecular, porque está formada por muchas cadenas polipeptídicas e inclusive un ácido nucleico.

Otro ejemplo de agrupación macromolecular es el Complejo de preiniciación de la transcripción. Está formado por el complejo mediador, factores generales de transcripción y la ARN polimerasa, están formadas por muchas cadenas polipeptídicas. Todo el complejo es una asociación macromolecular. 

 

Afinidad y especificidad.

Según el número y la fuerza de las interacciones no covalentes entre las dos moléculas y con su ambiente, sus uniones pueden ser estrechas (fuertes) o laxas (débiles) y, en consecuencia, ser de larga duración o transitorias. Cuanto más alta sea la afinidad de una molécula por otra, mejor será el “ajuste” molecular entre ellas, pueden formar más interacciones no covalentes y más ajustadamente pueden unirse entre sí.
La especificidad entre dos moléculas es un reflejo de la capacidad que tienen estas dos moléculas de unirse entre sí. Por ejemplo, las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos, es decir que aceleran las reacciones químicas que ocurren dentro de las células. Estas enzimas actúan con un alto grado de especificidad, es decir que se unen de manera específica a un sustrato determinado, o sea que solo se unirá a uno o algunos (muy pocos) sustratos, lo cual indica que poseen una alta selectividad por los sustratos, ya que no puede interactuar de la misma manera con todos los sustratos.
La especificidad de unión de las grandes moléculas biológicas como las proteínas y los ácidos nucleicos es una de las características más importantes de la bioquímica.

Complementariedad molecular.

Todas las interacciones no covalentes mencionadas posibilitan la interacción entre moléculas y lo que se conoce como complementariedad molecular.
La complementariedad molecular es el ajuste tipo llave-cerradura entre moléculas cuyas formas, carga y otras propiedades físicas son complementarias. Se pueden formar múltiples interacciones no covalentes entre moléculas complementarias, provocando que se unan con fuerza pero no así entre moléculas no complementarias.
La complementariedad molecular se establece entre dos moléculas a través de la formación de un altísimo número de interacciones del tipo no covalente. La conformación (la estructura tridimensional) de esas moléculas en el espacio posibilita la exposición de un alto número de cargas, de densidades positivas o negativas de carga, que se reconocen, y si bien son desde el punto de vista energético muy débiles, pueden estabilizarse energéticamente porque es muy alto el número de interacciones que se establecen. Entonces a mayor cantidad de interacciones del tipo no covalentes mayor será la fuerza de interacción y mayor será la complementariedad molecular de las estructuras químicas.

Si modificamos el pH o la fuerza iónica se perturban las uniones del tipo no covalente, por lo tanto disminuye la complementariedad molecular, y así las dos estructuras se separan. Si modificamos la estructura terciaria de una proteína (su conformación, es decir su disposición tridimensional) seguramente no va a exponer los sitios de reconocimiento para poder interactuar con otras moléculas y perderá así la complementariedad molecular. Esto lleva a una menor cantidad de interacciones, si baja el número de interacciones entre las dos estructuras entonces disminuye la complementariedad molecular.


La posibilidad de interactuar la ARN polimerasa con el ADN (con un fragmento de ADN denominado caja TATA) es específica porque se establece mayor número de interacciones del tipo no covalente en un sector de la molécula que es reconocido específicamente por la proteína. Cada vez que yo afecte esa estructura en el ADN evito el reconocimiento específico y no hay complementariedad molecular.
Lo mismo ocurre con otras moléculas, como con los anticuerpos (en la figura vemos una inmunoglobulina). Las inmunoglobulinas tienen la particularidad de reconocer a un antígeno (otra molécula) y ese reconocimiento entre la inmunoglobulina y su antígeno (se ve en color amarillo) es a través de interacciones de tipo no covalentes, y cada inmunoglobulina (cada anticuerpo) reconoce específicamente a un antígeno, por ejemplo una bacteria.

El reconocimiento entre el anticuerpo y el antígeno se da a partir de esto que definimos como complementariedad molecular.

Enlaces no covalentes.

Hay diferentes tipos de enlaces no covalentes:

• Interacciones iónicas.

• Puentes de hidrógeno.

• Interacciones de van der Waals.

• Efecto hidrófobo.

Son uniones débiles y transitorias.

INTERACCIONES IÓNICAS.

Se dan por la atracción entre cationes (ion con carga positiva) y aniones (ion con carga negativa). Estas interacciones iónicas no poseen una geometría definida, porque el campo electrostático alrededor de un ion es uniforme en todas las direcciones. Se generan estructuras cristalinas.

En soluciones acuosas, los iones simples como Na⁺ , K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ y Cl^- se encuentran hidratados. El agua es una molécula polar porque se encuentra formada por átomos con diferente electronegatividad, y como consecuencia, los electrones no se distribuyen de manera equitativa. Esto produce una densidad de carga negativa sobre el O (que es el átomo más electronegativo) y una densidad de carga positiva sobre los H. Entonces el extremo que posee una densidad de carga negativa podrá interactuar con los cationes, cubriendo así al catión. Entonces decimos que el catión se encuentra hidratado.

Esta interacción de las moléculas de agua con los iones posee menor energía que las estructuras cristalinas, por lo tanto los compuestos iónicos en agua se disuelven rápidamente porque de esta manera pueden liberar parte de la energía que utilizan para permanecer como una estructura cristalina y así lograr mayor estabilidad.

Entonces vimos que dos iones con cargas opuestas interactúan entre sí formando estructuras cristalinas:

La fuerza relativa de las interacciones entre dos iones, por ejemplo Cl^- y Na⁺ depende de la concentración de otros iones en la solución. Mientras más alta sea la concentración de otros iones (A^-  y  C⁺) la interacción entre Cl^- y C⁺ es más probable que la interacción entre Cl^- y Na⁺, de manera que la energía para romper la estructura cristalina que genera el NaCl es mucho menor. 

Como resultado, en una solución biológica que posee estructuras que se encuentran unidas a través de interacciones iónicas, si queremos separar estas estructuras debemos debilitar y perturbar las interacciones iónicas que las mantienen unidas, y esto lo podemos lograr aumentando la fuerza iónica de una solución, es decir, agregando sales de electrolitos fuertes, como por ejemplo NaCl, los cuales en solución generan iones, que interactuarán con los iones que generan las interacciones iónicas que mantienen unidas las estructuras y así las podremos disociar.

Cuando trabajamos con células in vitro, estas células se encuentran en suspensión, y es muy importante que la fuerza iónica de la suspensión celular sea lo más parecido a la fuerza iónica que tenía cuando se encontraba en el tejido o el órgano, porque la calidad y la concentración de los iones va a determinar que tan estables son las estructuras en cuanto a su disposición tridimensional en el espacio, tanto proteínas como ácidos nucleicos y lípidos. Estas interacciones iónicas determinan las conformaciones de las moléculas, y esto depende de la concentración de iones.  

Si modificamos la fuerza iónica del buffer de la suspensión celular, podemos desnaturalizar las proteínas o bien evitar que las moléculas interactúen entre sí. Por eso es muy importante controlar la fuerza iónica del buffer de trabajo.

PUENTES DE HIDRÓGENO.

Se dan entre H que se encuentran unidos a F, O o N con electrones no apareados en otros átomos, que pueden pertenecer a la misma molécula (puentes de hidrógeno intramoleculares) o a otra molécula de igual o distinta naturaleza (puentes de hidrógeno intermoleculares).

La unión covalente del H a un átomo como F, O o N, los cuales son átomos muy electronegativos, genera en el átomo de hidrógeno una densidad de carga positiva que será atraída por los electrones desapareados de otros átomos como por ejemplo O ó N. 

Las uniones no covalentes del tipo puente de hidrógeno son las uniones no covalentes más fuertes, es decir que para vencer estas uniones se requiere mucha energía, comparado con otros enlaces no covalentes como las interacciones iónicas e interacciones de van der Waals.

La formación de puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua explica su alto punto de ebullición; para poder romper estos enlaces se necesita entregar mucha energía; además, el agua puede formar puentes de hidrógeno con otras sustancias (alcohol etílico, amoníaco), lo cual explica la solubilidad de estas sustancias sin carga en agua.  

Por lo general, las sustancias polares que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua pueden disolverse fácilmente en ella, es decir son hidrófilas.

Las moléculas biológicas contienen grupos que pueden formar puentes de hidrógeno: -OH, -NH₂, -COOH.

Estas uniones no covalentes del tipo puente de hidrógeno estabilizan las estructuras de las moléculas biológicas, permitiendo así que cumplan su función.

Las proteínas pueden formar una estructura de α-hélice. Esta estructura se encuentra estabilizada por puentes de hidrógeno que se forman entre átomos de hidrógeno y de oxígeno. Estos puentes de hidrógeno son los responsables de esta disposición espacial, si no se formaran, sería una cadena lineal.

Además, estas uniones no covalentes posibilitan que una estructura como el ADN que posee dos hebras unidas entre sí formando α-hélice, se pliegue en el espacio y exponga fosfatos y otras moléculas que puedan interactuar de manera específica con una proteína.

Esta interacción de la molécula de ADN con una proteína, adoptando esta disposición particular, se da en las células en un momento dado: cuando el ADN debe ser transcripto por la ARN polimerasa, cuando el ADN pasa a ARN; esto ocurre cuando la célula necesita una proteína determinada, no ocurre siempre, por eso se establecen uniones débiles (uniones del tipo no covalentes) transitorias. Este tipo de uniones posibilita respuestas rápidas, cuando se modifica la estructura de la proteína (porque se altera la estructura tridimensional de la proteína) ya no reconoce específicamente la posibilidad de establecer múltiples uniones no covalentes y por lo tanto se separan.
Entonces, para separar dos moléculas, como en este caso una molécula de ADN y una proteína, que se encuentran unidas únicamente por interacciones no covalentes, modificando el pH o la fuerza iónica, modificamos así la exposición de las cargas, entonces separamos a las dos moléculas que están interactuando.

INTERACCIONES DE VAN DER WAALS.

Estas interacciones de van der Waals se originan a partir de una perturbación momentánea de la órbita de los electrones.

Si tenemos dos moléculas, cada una de ellas, por ejemplo, formadas por dos átomos que interactúan covalentemente, en esta interacción. Si la molécula es polar, por diferencias de electronegatividad de los átomos, se origina una δ⁺ sobre el átomo menos electronegativo y una δ^- sobre el átomo más electronegativo, generando así un dipolo del tipo permanente. En este caso, la porción con δ⁺ de una molécula será atraída por la porción con δ^-  de la otra molécula. De esta manera, las moléculas se encuentran más cerca y establecen así interacciones de van der Waals.
Este tipo de interacción no sólo se da en moléculas polares sino también en moléculas no polares. Si bien las moléculas no polares no presentan diferencia apreciable en la electronegatividad de sus átomos, es decir que no poseen densidades de carga o sea que la carga es uniforme en toda la molécula, en un momento dado, los átomos que forman estas moléculas no polares se acercan y sufren una perturbación por movimiento de los electrones, generando así un dipolo transitorio en la molécula, que inducirá un dipolo en una molécula vecina. De esta manera las moléculas no polares interactúan entre sí. Como ya ha mencionado, esto ocurre por la cercanía de las moléculas, es decir que estos enlaces no covalentes sólo se forman cuando las moléculas se encuentran muy cerca unas de otras.
No obstante si los átomos se acercan demasiado se repelen por las cargas negativas de sus electrones. Entonces, cuando la atracción de van der Waals equilibra exactamente la repulsión entre las dos nubes electrónicas, se dice que los átomos están en contacto de van der Waals.
Estas interacciones son responsables de la cohesión entre moléculas de líquidos y sólidos no polares, como el heptano, incapaces de formar puentes de hidrógeno o interacciones iónicas con otras moléculas.

EFECTO HIDRÓFOBO.

El efecto hidrófobo es un tipo de unión no covalente que caracteriza a las moléculas no polares. Anteriormente dijimos que las moléculas no polares son moléculas hidrófobas, porque el agua es polar, y las moléculas no polares son solubles en solventes no polares e insolubles en solventes polares como el agua. 
Se requiere mucha energía para solvatar a las moléculas no polares que se encuentran en solventes polares.
Cuando una molécula no polar se encuentra en un solvente polar como por ejemplo el agua, se rodea de moléculas de agua, las ordena tanto a las moléculas de agua afectando así la entropía y ese orden determina que esta distribución para una estructura polar sea energéticamente no favorable. Sin embargo, las moléculas no polares hidrófobas interactúan por efecto hidrófobo: forman agregados para así disminuir la cantidad de moléculas de agua que las rodea, como consecuencia de esto se desorganizan las moléculas de agua que la estaban delimitando y esto desde el punto de vista energético es más favorable.

Entonces estas estructuras no polares interactúan por efecto hidrófobo y esto es evidente en las membranas biológicas. En las membranas biológicas tenemos una bicapa fosfolipídica, que consta de una porción polar (cabezas polares) es decir una porción capaz de establecer interacciones no covalentes iónicas y puentes de hidrógeno ya sea con el exterior como con el interior de las céulas, y una porción no polar, es decir, largas cadenas hidrocarbonadas hidrofóbicas, características de la estructura lipídica, las cuales interactúan entre sí a través del efecto hidrófobo; desplazando las moléculas de agua y posibilitando así que estas largas cadenas no polares puedan interactuar entre sí desde un punto de vista energético favorable.

Energía de los enlaces químicos.

Desde el punto de vista biológico, las interacciones covalentes son mucho más fuertes y más estables que las interacciones no covalentes. Es decir que para romper una unión covalente se requiere de mucha energía, se requiere mucho aporte energético para romper uniones covalentes, por ejemplo, una unión C-C. La energía térmica a 25°C, normalmente, es 0,6 kcal/mol.

Para romper un enlace C=C se requieren 0,24.10³ kcal/mol, es decir, se requiere muchísima energía térmica a 25°C para romper ese doble enlace C=C. Esta alta estabilidad energética hace que estas uniones covalentes constituyan la base arquitectónica de las estructuras de las biomoléculas. Mientras tanto, las interacciones no covalentes son mucho más lábiles desde el punto de vista energético. Por ejemplo, podemos ver que para romper un puente de hidrógeno sólo necesitamos 2,4 kcal/mol, es decir, mucho menos que los 240 kcal/mol que necesitamos para romper un enlace C=C. Entonces podemos decir que las interacciones no covalentes son muy inestables desde el punto de vista energético.

Si bien las interacciones no covalentes son muy débiles desde el punto de vista energético, son muy importantes, porque posibilitan la estabilización de estructuras y la interacción de moléculas entre sí.

En la figura podemos ver una proteína. Esta proteína que vemos en azul tiene un sitio catalítico, es decir, es una proteína que actúa como una enzima. Ese sitio catalítico es lo que podemos ver representado con unas esferas rojas, las cuales representan una molécula de ATP. En este sitio catalítico la enzima fosforila a un sustrato: el sustrato se ubica en ese sitio catalítico y lo fosforila. Pero podemos ver que este sitio catalítico se encuentra ocluído por dos loops (en amarillo), de manera tal que ningún sustrato puede interactuar con el ATP para ser fosforilado. Toda esta estructura que está adaptada a su función depende de las interacciones no covalentes. Si bien es una proteína que resulta de la unión covalente de sus aminoácidos (uniones peptídicas) altamente estables desde el punto de vista energético, esta disposición tridimensional en el espacio está dada por interacciones no covalentes.
Cuando esta estructura, estabilizada por uniones no covalentes, interactúa con otra proteína (en la figura está representada en color verde) ambas interactúan entre sí por uniones no covalentes. Lo que hace esta interacción transitoria, débil desde el punto de vista energético, es desplazar a estos dos loops (en amarillo) y abrir el sitio catalítico para que todas aquellas moléculas que deban ser fosforiladas puedan entrar y tomar contacto con la molécula de ATP.
Entonces la estabilización y la interacción de las moléculas se fundamenta en la presencia de las uniones no covalentes.

• Los enlaces covalentes son muy estables porque las energías requeridas para romperlos son muy altas.

• La energía requerida para romper las interacciones no covalentes en mucho menor porque son más débiles. EXISTENCIA TRANSITORIA.

• Sin embargo múltiples interacciones no covalentes pueden actuar juntas para producir asociaciones altamente estables y específicas.

Características del ácido fosfórico.

El ácido fosfórico presenta un doble enlace P=O

Este doble enlace está formado por un par de electrones σ y un par de electrones π. Estos electrones π son atraídos por el oxígeno, de manera tal que el oxígeno queda con una carga negativa mientras que el fósforo queda con una carga positiva (no son densidades de carga, son cargas netas). Estas cargas se deslocalizan formando estructuras de resonancia, estabilizando la molécula. Estas cargas que se generan son muy importantes en las interacciones no covalentes. La estructura del ácido fosfórico es un híbrido de resonancia. Por ejemplo, esto posibilita la estructura de doble cadena del ADN en los cuales los grupos fosfatos se encuentran dispuestos hacia un extremo de la molécula de ADN.

La molécula de ADN está formada por una hebra en posición 3'→5' y una hebra complementaria en posición 3'→5' y hacia el centro de estas estructuras parten las bases nitrogenadas que interactúan entre sí a través de puentes de hidrógeno (es decir, de uniones no covalentes). Hacia afuera de esta doble hélice se disponen los grupos fosfatos. Estos grupos fosfatos se encuentran cargados negativamente por resonancia. Estas cargas negativas van a posibilitar que esa molécula de ADN que es la que se representa en azul, rojo y blanco en la siguiente figura, pueda interactuar con una proteína (que se ve en color gris). Esta interacción de esta proteína con el ADN se establece con las cargas negativas de estos grupos fosfatos de manera específica.

Entonces estas cargas negativas generadas por resonancia establecen plataformas de interacción de diferentes moléculas.