Como otros han mencionado, lleva años de lectura y aprendizaje poder responder estas preguntas. Estos descubrimientos no son eventos individuales, sino que se basan en siglos de investigación de diferentes científicos en múltiples campos.
Sin embargo, ya que pides un ejemplo (y estoy obsesionado con las proteínas), aquí está la historia detrás del descubrimiento de las estructuras de proteínas:
Estructuras secundarias de proteínas
- Una serie de 8 artículos PNAS fueron publicados en 1950 por Pauling, Corey y Branson [1-8]. Antes de este descubrimiento, no existía la idea de que las proteínas tuvieran una estructura definida y no fueran amorfas .
- Pauling y Corey usaron cristalografía de rayos X o (GRANDES cantidades de) patrones de difracción de cristales de proteínas para identificar patrones en proteínas.
- Hoy en día, existen softwares para hacer esto, obtienes múltiples patrones de difracción, los alimentas en un programa, que te dará una figura de densidad de electrones 3D de la cual puedes descifrar la estructura de la proteína (como ahora conocemos las posibles longitudes de enlace, ángulos) , diedros, etc.).
- En la década de 1950, este trabajo se realizó de forma manual. Pasaron años recopilando datos de múltiples pequeñas moléculas / aminoácidos / péptidos. Aquí están las primeras líneas de uno de sus 8 artículos [7]:
Durante los últimos quince años hemos estado atacando el problema de la estructura de las proteínas de varias maneras. Una de estas formas es la determinación completa y precisa de la estructura cristalina de aminoácidos, péptidos y otras sustancias simples relacionadas con las proteínas, a fin de obtener información sobre las distancias interatómicas, los ángulos de enlace y otros parámetros de configuración que permitan la predicción confiable de configuraciones razonables para la cadena polipeptídica. Ahora hemos utilizado esta información para construir dos configuraciones de hélice unidas por hidrógeno razonables para la cadena polipeptídica; creemos que es probable que estas configuraciones constituyan una parte importante de la estructura de las proteínas tanto fibrosas como globulares, así como de los polipéptidos sintéticos.
- Algunas de las primeras estructuras cristalinas de aminoácidos (usando series 3D de Fourier) fueron descubiertas por Corey en la década de 1940 [10]. También es importante recordar que el trabajo de Corey fue posible gracias a Bragg, Ewald, Laue, Fraunhofer, Miller y una multitud de científicos que trabajaron con rayos X.
- Pasaron años haciendo modelos basados en sus datos. Pauling solía dibujar estructuras químicas para escalar en hojas de papel y doblarlas para determinar los patrones de enlaces de hidrógeno. [11]
- Pudieron construir dos tipos de hélices basadas en sus datos, [matemáticas] \ alpha [/ math] y [math] \ gamma [/ math] helix.
El problema que nos hemos planteado es el de encontrar todas las estructuras con enlaces de hidrógeno para una única cadena polipeptídica, en la que los residuos son equivalentes (a excepción de las diferencias en la cadena lateral R). Un residuo de aminoácido (que no sea glicina) no tiene elementos de simetría. La operación general de conversión de un residuo de una única cadena en un segundo residuo equivalente al primero es consecuentemente una rotación alrededor de un eje acompañado de la traducción a lo largo del eje. Por lo tanto, las únicas configuraciones para una cadena compatible con nuestro postulado de equivalencia de los residuos son configuraciones helicoidales. Para un ángulo de rotación de 180 °, las configuraciones helicoidales pueden degenerar en una cadena simple con todos los átomos principales, C, C ‘(el carbono del carbonilo), N y O, en el mismo plano.
La hélice α ( izquierda ) y la hélice γ ( derecha ), como se describe en el artículo de 1951 de Pauling, Corey y Branson (1).
- Por supuesto, hubo algunos errores en las observaciones de Pauling y Corey (hojas retorcidas [matemáticas] \ beta [/ matemáticas] por ejemplo), sin embargo, sus observaciones conducen al avance de la biología estructural, la bioquímica y la biofísica.
- De hecho , Watson y Crick publicaron su modelo de ADN 2 años después de Pauling y Corey , y adoptaron la misma técnica.
Ver también: PNAS Classics – Estructura de proteínas; Inglaterra | PaulingBlog
Referencias [la mayoría de las cuales son gratis]
1. Coordenadas atómicas y factores de estructura para dos configuraciones helicoidales de cadenas de polipéptidos
2. La estructura de polipéptidos sintéticos
3. La hoja plisada, una nueva configuración de capa de cadenas de polipéptidos
4. La estructura de Feather Rachis Keratin
5. La estructura del cabello, el músculo y las proteínas relacionadas
6. La estructura de proteínas fibrosas del grupo de colágeno y gelatina
7. La estructura de las proteínas: dos configuraciones helicoidales enlazadas a hidrógeno de la cadena polipeptídica
8. La configuración de la cadena polipéptido en Hbmoglobina y otras proteínas globulares
9. El descubrimiento de la α-hélice y β-hoja, las principales características estructurales de las proteínas
10. La configuración de las cadenas polipeptídicas en proteínas
11. Inglaterra | PaulingBlog
