Aminoácidos e Peptídeos

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Aminoácidos e Peptídeos
Profa. Norma
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
CURSO: AGRONOMIA
Aminoácidos
Aminoácidos: compostos com função mista “amino” e “ácido” (anfóteros).
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Amino Ácido
α
α-
Aminoácidos
Proteínas são polímeros de aminoácidos (sendo cada resíduo de AA unido ao seu
vizinho por um tipo de ligação covalente denominada ligação peptídica (ligação amida).
Embora mais de 300 AA diferentes tenham sido descritos na natureza,
apenas 20 deles são usualmente encontrados como constituintes de proteínas dos organismos vivos.
O primeiro AA dos 20 AA proteicos a ser descoberto foi a Asparagina, em 1806 e
o último a Treonina que foi identificada em 1938.
Em relação a nomenclatura os AA possuem nomes comuns, em alguns casos as denominações
foram derivadas da fonte da qual primeiramente foram isolados. Exemplos: Asparagina do aspargo
e Glutamato do glúten.
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Aminoácidos
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Entretanto os organismos variam muito em sua capacidade de sintetizar os 20 AA 
comuns. 
A maior parte das bactérias e plantas podem sintetizar todos os 20 AA, enquanto que os mamíferos
sintetizam cerca da metade utilizando vias de síntese mais simples, sendo denominados de AA não
essenciais. Os demais AA são denominados de AA essenciais e são obtidos dos alimentos.
Além, dos AA serem blocos constitutivos das proteínas, também atuam como precursores da 
síntese de outras biomoléculas, tais como: hormônios, coenzimas, nucleotídeos, alcalóides, 
polímeros constituintes de paredes celulares, porfirinas (precursoras da síntese do grupo heme), 
antibióticos, pigmentos, neurotransmissores, etc.
Aminoácidos
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Grupo carboxila
Grupo amino Hidrogênio
Radical
Estrutura Geral dos 
Aminoácidos em solução 
aquosa ( pH 7) e pH 
fisiológico (~ pH 7,2) 
Estrutura:
Varia em Tamanho e 
Carga elétrica
Prolina
aa cíclico 
(iminoácido)
Aminoácidos
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Apresentam Centro Quiral
Exceção: Glicina
H
Aminoácidos
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Estereoisomeria em α-aminoácidos
Em decorrência do arranjo tetraédrico
dos orbitais de ligação em volta do
átomo de carbono quiral, os quatro
grupos diferentes, por rotação ótica,
formam dois arranjos espaciais únicos
não sobreponíveis denominados
estereoisômeros (configurações absolutas
D e L), representando a classe
denominada de enantiômeros.
Aminoácidos
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Configuração absoluta dos grupos substituintes no carbono quiral
Fischer (1891), convencionou que o par de estereoisómeros L e D representam a
configuração absoluta dos grupos substituintes no C quiral
.
Historicamente, as designações L e D
representavam as propriedades óticas de 
moléculas. Para o desvio da luz polarizada 
no sentido anti-horário (levorrotatória) a 
designação era L que atualmente é 
representada por (-) e, desvio no sentido 
horário (dextrorotatória) designada D que 
atualmente é representada por (+).
Aminoácidos
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Somente resíduos de AA L estão presentes nas proteínas, por elas apresentarem 
esteroeespecificidade em relação as reações catalisadas por enzimas durante suas 
sínteses que só adicionam L AA.
Resíduos de AA D são encontrados em alguns peptídeos (geralmente pequenos), 
incluindo peptídeo de paredes celulares de bactérias e de antibióticos peptídicos.
Os AA proteicos são classificados em 5 classes com base na polaridade das cadeias 
laterais (grupos R) interagindo com a água ou em pH fisiológico (~ pH 7,2) 
variando de AAs apolares (hidrofóbicos) a polares (hidrofílicos). 
Aminoácidos
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Classificação dos aminoácidos
Tendem a se
agrupar no interior de
proteínas, estabilizando a
estrutura proteica por meio
de interações hidrofóbicas.
v
A cadeia lateral da prolina forma uma 
estrutura rígida em anel, diferindo dos 
demais (19 aa) por apresentar um 
grupo amino secundário (imino), que 
reduz a flexibilidade estrutural em 
determinadas regiões da estrutura 
química da proteína 
São Aminoácido 
mais simples
Aminoácidos
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Classificação dos aminoácidos
Todos podem participar em 
interações hidrofóbicas.
OH da Tirosina pode formar ligações de 
hidrogênio com grupos de outros AA ( Ex: 
C=O) contribuindo com a estabilidade da 
estrutura da proteína 
Significativamente mais polares, 
que a fenilalanina
Aminoácidos
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Absorção da luz ultravioleta por aminoácidos 
aromáticos
OS AA aromáticos apresentam uma forte 
absorção de luz no comprimento de onda de 280, 
característica de uma grande maioria das 
proteínas. O triptofano é o AA que contribui com 
uma maior absorção de luz. 
Aminoácidos
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A absorção da luz por moléculas: aromáticas segue a Lei de Lambert-Beer
Pesquisas realizadas com medida da absorção da luz por moléculas, utilizam um espectrofotômetro para identificação 
do composto e determinação de suas concentrações em soluções.
No espectrofotômetro a fração da luz incidente absorvida por uma solução contendo um soluto (molécula)
selecionando um determinado comprimento de onda, está relacionada à espessura da camada de absorção (l) e à
concentração (c) do soluto. Cada soluto apresenta seu valor de coeficiente de absortividade (a) . Equação: A = acl
Camada absorvente do 
comprimento de onda de caminho 
fixo é determinada pela equação:
A= acl
O aumento na absorbância (A) é 
diretamente proporcional ao 
aumento concentração do soluto 
(l)
Aminoácidos
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Classificação dos aminoácidos
Os grupos R desses AA são mais solúveis em água,
ou mais hidrofílicos do que os aminoácidos apolares por conterem
grupos funcionais que formam ligações de hidrogênio com a água.
A cisteina é um ácido fraco e pode fazer ligações de
hidrogênio com o oxigênio ou nitrogênio. Sua polaridade é devido
ao grupo sulfidrila livre.
2 Resíduos de cisteína
ligados por ponte
dissulfeto (covalente)
formam a cistina
fortemente hidrofóbica.
Aminoácidos
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Classificação dos aminoácidos
Amino 
primário
Grupo 
guanidínio
Imidazol
aromático
Aminoácidos
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Aminoácidos incomuns também têm funções importantes
Além dos 20 AA comuns, as proteínas após tradução podem ser modificadas estruturalmente
Parede celular de célula 
vegetais
Colágeno
A estrutura de alguns resíduos de AA de 
proteínas quando modificadas levam a 
alteração na função das proteínas.
Adição de grupos: OH, fosforil, metil, 
acetil, adenil ou outros grupos de resíduos 
de AA aumentam ou diminuem as 
atividades biológicas de proteínas.
Aminoácidos
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Tampão
Tampões: são sistemas aquosos que tendem a resistir a mudanças de pH (ex. usando
um potenciômetro) quando pequenas quantidades de ácido (H+) ou base (OH–) são adicionads.
Portanto, um sistema tampão consiste em um ácido fraco (o doador de prótons) e sua
base conjugada (o aceptor de prótons). No ponto central da região de tamponamento de uma
curva de titulação onde a concentração do doador de prótons é exatamente igual à do aceptor de
prótons e, a força de tamponamento do sistema é máxima. Isso significa que seu pH muda
menos se tornando mais resistente a mudança de pH pela adição de H+ ou OH– para um tampão
ácido ou para um tampão básico.
Aminoácidos
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Aminoácidos tem curvas de titulação características
Como a titulação ácido-base envolve a adição ou a remoção gradual de prótons:
Os aminoácidos em soluções aquosas contêm grupos α-carboxila fracamente ácidos e grupos α-amino
fracamente básicos.
Portanto, os aminoácidos livres e alguns aminoácidos combinados por meio de ligações peptídicas podem
também atuar como tampões.
Na reação de neutralização (entre um ácido fraco e uma base forte), os ácidos são definidos como doadores de
prótons e as bases como aceptoras de prótons (ácido ácetico e hidróxido de sódio).
A concentração de prótons em solução aquosa é expressa como pH.
Portanto, a relação quantitativa entre o pH da solução e a concentração de um ácido fraco não ionizado (HA) e
sua base conjugada (A-) ionizada é descrita pela equação de Henderson-Hasselbalch.Aminoácidos
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Titulação – Equação de Henderson-Hasselbalch
Ácidos fracos não ionizados ou aminas alifáticas ao serem titulados (com bases ou ácidos,
respectivamente), atingem seus valores de pH de dissociação denominado pKa quando 50% dos seus grupos
tituláveis encontram-se na forma ionizada e 50% na forma não ionizada.
pKa é a medida da tendência de um grupo doar seu próton. Quanto menor for o valor numérico de pKa de um
grupo, maior é a força ácida do grupo (mais forte é o ácido). Ex: O pka do grupo COOH da glicina = 2,3 e o pKa
do grupo COOH do ácido acético = 4,76 . Portanto, a COOH da glicina é 100 vezes mais facilmente ionizada que a
COOH do ácido acético. Isso indica a maior tendência do grupo COOH da glicina em doar o seu próton se
dissociando em H+ e A-
Aminoácidos
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Titulação 
Os aminoácidos por terem grupos
ionizáveis podem agir como ácidos e bases e
têm curvas de titulação características.
Cada grupo ionizável possui um
pKa numericamente igual ao pH no qual
exatamente metade dos prótons foram
removidos daquele grupo (50%).
O pKa para o grupo mais acídico
(-COOH) é o pK1, enquanto o pKa para o grupo
acídico seguinte é o pK2.
Se as unidade de HA e A-
forem iguais, o pH é igual 
ao pKa, logo, termos a 
capacidade tamponante
máxima
Aminoácidos
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Curvas de titulação dos Aminoácidos (AA) predizem a carga elétrica dos AA 
Outra informação importante da curva de titulação de um AA é a relação entrea sua carga final e o pH da 
solução. 
Portanto,O pH característico no qual a
carga elétrica final do AA é zero é chamado de
ponto isoelétrico ou pH isoelétrico ou pI.
Como aa glicina, só possui 2
grupos tituláveis o seu ponto
isoelétrico é a média
aritmética dos dois valores de
pKa
O pI de aminoácidos com 3
grupos tituláveis
corresponde a média
aritmética dos 2 valores de
pKa mais próximos.pI = pK1 + pK2
2 
Aminoácidos
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Curvas de Titulação do GLUTAMATO e da HISTIDINA
Aminoácidos
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Peptídeos
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Duas moléculas de aminoácidos podem ser ligadas de modo covalente por meio de uma ligação
amida substituída, denominada ligação peptídica, a fim de produzir um dipeptídeo.
Tal ligação é formada pela remoção de elementos de água (desidratação) do grupo a-carboxila de
um AA e do grupo a-amino de outro AA.
Peptídeos são constituídos de cadeia(s) de aminoácidos
Ligação 
peptídica
Aminoterminal Carboxiterminal
¨
¨
¨
Peptídeos
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Ligação peptídica
Eletro 
negativo
Eletro 
negativo
Ataque 
nucleofílico
Para tornar a reação mais favorável termodinamicamente, o grupo carboxila deve ser modificado
ou ativado quimicamente, de modo que o grupo hidroxila possa ser mais rapidamente eliminado.
Peptídeos
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Ligação peptídica
Síntese por desidratação
Reação de 
condensação ou 
de desidratação
N-terminal C-terminal
Peptídeos
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Características da ligação peptídica
A ligação peptídica tem um caráter de dupla-ligação parcial, ou seja, é mais curta do que uma
ligação simples, além de rígida e planar.
Isso impede a rotação livre da ligação entre o carbono da carbonila (C=O) e o nitrogênio da
ligação peptídica.
A rotação permite que a 
cadeia polipeptídica assuma 
uma variedade de 
configurações possíveis
Peptídeos
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Características da ligação peptídica
Geralmente, na grande parte da estrutura química de um peptídeo, a ligação peptídica os radicais
dos AA assumem uma conformação trans reduzindo choques estéricos entre os grupos laterais R quando
comparados com configuração cis
Conformação
Trans é
favorecida por
reduzir
choques
estéricos entre
os grupos R
Peptídeos
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Polaridade da ligação peptídica
Nas ligações amida do peptídeo, seus grupos C=O e NH não possuem carga e
nem aceitam ou fornecem prótons na faixa de variação de pH de 2 a 12.
Os grupos carregados presentes nos polipeptideos consistem somente dos grupos
N-terminal (α-amino) e C-terminal (α-carbonila) e dos grupos ionizados presentes nas
cadeias laterais dos seus AA constitutivos.
Peptídeos
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Ligação peptídica
O número de ligações peptídicas no peptídeo 
é igual:
N° de AA - 1
Peptídeos
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Três AA podem ser unidos por 2 (duas) ligações peptídicas formando um
tripeptídeo; do mesmo modo, 4 (quatro) AA são unidos para formar um tetrapeptídeo,
5 (cinco) AA formam um pentapeptídeo e assim por diante.
Peptídeos são cadeias de aminoácidos
Quando alguns aminoácidos se ligam desse modo, a estrutura é chamada de 
oligopeptídeos. Quando muitos aminoácidos se ligam, o produto é denominado de 
polipeptídeo. 
As moléculas peptídicas chamadas de polipeptídeos têm massas moleculares 
abaixo de 10.000 Da, e as chamadas de proteínas têm massas moleculares mais elevadas.
Peptídeos
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Cada aminoácido que compõe um peptídeo é denominado de “resíduo”, por ser
a porção do aminoácido que permanece após a perda dos átomos de H e de grupos OH
na forma de de água durante a formação da ligação peptídica.
Nomenclatura dos peptídeos
Quando um polipeptídeo é nomeado, os sufixos (-ina,-ano, e -ico) dos resíduos
de aminoácidos são alterados para o sufixo (–il) com exceção do aminoácido C terminal.
Exemplo da denominação de um tripeptideo composto por uma valina, N-
terminal, uma glicina e uma leucina C-terminal é denominado de:
Valil-glicil-leucina.
Peptídeos
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Outro exemplo de um peptídeos contendo apenas um grupo a-amino terminal e
um grupo a-carboxila terminam livres, situados nas extremidades da cadeia.
Peptídeos são cadeias de aminoácidos
Peptídeos
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Peptídeos e polipeptídeos biologicamente ativos
Em relação às funções de peptídeo e proteínas, biologicamente ativos, nenhuma
generalização pode ser feita em sobre suas massas moleculares. Peptídeos que ocorrem naturalmente
variam em comprimento de muitos resíduos de aminoácidos. Mesmo os menores peptídeos podem ter
efeitos biologicos importantes.
Muitos peptídeos pequenos exercem seus efeitos em concentrações muito baixas. Exemplos:
vários hormônios de vertebrados são peptídeos pequenos. Esses incluem a ocitocina (nove resíduos de
AA) produzido no hipotálamo e secretadao pela glândula neuro-hipófise com funções na reprodução.
Alguns venenos extremamente tóxicos de cogumelos, como a amanitina, também são 
peptídeos pequenos, assim como muitos antibióticos (Ex: amoxicilina).
Peptídeos
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Outros peptídeos e polipeptídeos biologicamente ativos
Insulina – Hormônio pancreático com 2 cadeias 
(30 e 20 aa)
Glucagon - Hormônio pancreático com 1 cadeia 
(29 aa)
L-aspartil-L- fenilalanil-metiléster (adoçante 
aspartamo) – dipeptídeo sintético.