Resumo Aminoácidos e peptídeos

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Resumo Aminoácidos e Peptídeos 
Introdução 
Todas as proteínas, das linhagens mais primitivas de bactérias ou das mais 
complexas formas de vida, são construídas por unidades monoméricas relativamente 
pequenas denominadas aminoácidos, ou seja, são construídas a partir de um conjunto de 
20 aminoácidos. Nós podemos exemplificar este fato, fazendo uma correlação com o 
alfabeto onde as letras podem se combinar em diferentes formas para construir as 
palavras, e os aminoácidos, quando ligados covalentemente em sequências lineares 
características constroem a estrutura proteica. Extraordinariamente todas estas proteínas, 
com suas diferentes propriedades e funções, são feitas a partir do mesmo grupo de 20 
aminoácidos. A partir destes diferentes "blocos" de construção, os organismos podem 
formar uma diversidade de produtos tais como: enzimas, hormônios, anticorpos, penas, 
teias, venenos, chifres, antibióticos e uma variedade de outras substâncias com 
diferentesatividadesbiológicas. 
 
Aminoácidos possuem características estruturais comuns 
Todos os vinte aminoácidos encontrados em proteínas, como o próprio nome 
diz, possuem um grupo carboxílico e um grupo amino associado ao mesmo átomo de 
carbono (o carbono α). Eles diferem um dos outros na sua cadeia lateral, ou como 
alguns autores chamam, grupo R, no qual pode variar em estrutura, tamanho, carga 
elétrica, o que influenciará a solubilidade do aminoácido na água. 
 Nós podemos notar que em todos os aminoácidos padrões, exceto a glicina, o 
carbono  é assimétrico, ou seja está associado a 4 grupos distintos: 1 grupo 
carboxílico, 1 grupo amino, um grupo R e um átomo de hidrogênio. O carbono  é 
assim um centro quiral. O arranjo tetraédrico assim obtido, faz com que os 4 grupos 
distintos associados ao carbono  possam ocupar dois arranjos diferentes no espaço, nos 
quais são imagens invertidas uma da outra. Estas duas formas são chamadas de 
enantiômeros ou estereoisômeros. Todas as moléculas que possuem um centro quiral 
são oticamente ativas, podendo desviar uma luz polarizada em diferentes direções de 
acordo com seus diferentes estereoisômeros. A classificação dos estereoisômeros é 
baseada na configuração absoluta dos grupos associados ao carbono assimétrico, tendo 
como referência a configuração do gliceraldeído, que é o menor açúcar contendo um 
carbono assimétrico. Os estereoisômeros que possuem uma configuração relacionada ao 
L-gliceraldeído são designados L-aminoácidos e os relacionados ao D-gliceraldeído são 
chamados D-aminoácidos. Nas proteínas, apenas os L-aminoácidos são encontrados. Os 
aminoácidos em soluções aquosas são ionizados e podem agir como ácidos ou bases. 
Esta propriedade ácido-base dos aminoácidos é extremamente importante pois permitiu 
o desenvolvimento da tecnologia de separação, identificação e quantificação dos 
diferentes aminoácidos, no qual são etapas necessárias na determinação da sequência de 
proteínas. 
Aqueles aminoácidos que possuem um único grupo amino e um único grupo 
carboxílico cristalizam-se a partir de soluções aquosas neutras como espécies 
completamente ionizadas conhecidas como zwitterions ( que vem do grego "íons 
híbridos), onde possuem uma carga positiva e uma carga negativa. Estes íons são 
eletricamente neutros e permanecem estáticos em um campo elétrico. 
 
Aminoácidos podem ser classificados pelo grupo R 
Existem 5 principais classes de aminoácidos, nos quais os grupos R são: não 
polares e alifáticos; aromáticos (geralmente não polares); polares, mas não carregado; 
carregado negativamente e carregado positivamente. 
Não polares e alifáticos : O mais simples é a glicina, no qual possui um átomo 
de hidrogênio na sua cadeia lateral ou grupo R. Alanina, possui um grupo metil na 
cadeia lateral e valina, leucina e isoleucina possuem cadeias laterais contendo 3 a 4 
hidrocarbonetos, o que confere a essas cadeias alifáticas um certo grau de 
hidrofobicidade. Como discutiremos mais tarde, a estrutura tridimensional de proteínas 
solúveis é estabilizada pelas interações hidrofóbicas destas cadeias. Prolina, possui uma 
cadeia alifática, mas difere dos outros pois a cadeia lateral está associada ao nitrogênio e 
ao átomo carbono . Este grupo amino secundário ou imino da estrutura cíclica 
resultante, fortemente influencia a arquitetura da proteína e reduz a flexibilidade 
estrutural da proteína naquele ponto. 
Aromáticos : Fenilalanina, tirosina e triptofano possuem cadeias laterais aromáticas e 
são relativamente hidrofóbicas (não polares). 
Polar mas não carregado : Este grupo de aminoácidos são mais solúveis em água do 
que aqueles não polares, já que possuem grupos polares que formam pontes de 
hidrogênio, como Serina, Treonina, Cisteína, Metionina, Asparagina e Glutamina. A 
polaridade da Serina e Treonina é devida aos seus grupos hidroxilas. A da Asparagina e 
Glutamina por seus grupos aminos. Cisteína e Metionina, contém um grupo sulfídrico, 
no qual o da Cisteína é altamente reativo e possui um papel importante na conformação 
de algumas proteínas por formar pontes de enxofre. 
Grupos R carregados positivamente (básicos) Fazem parte deste grupo, aminoácidos 
contendo um segundo grupo amino, como. Lisina e Arginina, Histidina. Estes 
aminoácidos possuem grupos R carregados positivamente em pH neutro e apresentam 
características altamente hidrofílicas. 
Grupos R carregados negativamente (ácidos): Fazem parte deste grupo, aminoácidos 
contendo um segundo grupo carboxílico, como aspartato e glutamato. Estes dois 
aminoácidos possuem grupos R carregados negativamente em pH 7.0. 
Aminoácidos podem atuar como ácidos ou bases 
Como vimos anteriormente, quando um aminoácido é dissolvido em água, ele se 
apresenta como um íon dipolar, ou zwitterion, no qual pode agir ou como um ácido 
(doador de prótons), ou como uma base (aceptor de prótons). Substâncias que possuem 
esta natureza dupla são anfotéricas e são frequentemente chamadas de anfólitos. 
Aminoácidos possuem curvas de titulação características 
Titulação consiste na adição ou remoção gradual de prótons. Cada molécula de 
base adicionada resulta na remoção líquida de um próton de uma molécula de 
aminoácido. A titulação possui dois estágios distintos, cada um correspondendo a 
remoção de um próton da glicina, como no exemplo abaixo: 
 
Em pH muito baixo a espécie iônica predominante da glicina é +H3N-CH2-
COOH, a forma totalmente protonada. No ponto médio do primeiro estágio da titulação, 
no qual o grupo COOH da glicina perde seu próton, concentrações equimolares de 
doador de prótons (+H3N-CH2-COOH) e aceptor de prótons (
+H3N-CH2-COO
-) estão 
presentes. Neste ponto o pH é igual ao pKa do grupo protonado a ser titulado. Por 
exemplo no caso da glicina (gráfico acima) pH no ponto médio é 2.34, assim o grupo -
COOH possui um pKa de 2.34. O pKa é a medida da tendência de um grupo liberar um 
próton. 
Conforme a titulação prossegue, atingimos um outro ponto importante no pH 
5.97. Neste ponto ocorreu a remoção de todo o primeiro próton de todas as moléculas e 
começa a remoção do segundo próton. Neste pH a glicina se encontra presente na forma 
iônica dipolar +H3N-CH2-COO-. O segundo estágio da titulação corresponde a remoção 
de um próton do grupo NH3+ da glicina. O pH no ponto médio deste estágio é 9.60, 
logo o pKa do grupo NH3+ será 9.60. A titulação estará completada no pH próximo de 
12.0, no qual a forma predominante será +H2N-CH2-COO
-. 
Uma informação importante extraída a partir da curva de titulação da glicina é 
que este aminoácido possui duas regiões tamponantes. Uma destas é a região plana da 
curva observada em torno do primeiro pKa de 2.34, indicando que a glicina é um bom 
tampão em torno deste pH. A outra zona tamponante está em torno do pH 9.60. Observe 
que a glicina não é um bom tampão no pH do sangue ou dos fluidos intracelulares por 
volta de 7.4. 
A curva de titulaçãoindica a carga elétrica dos aminoácidos 
Uma outra informação importante que pode ser extraída de uma curva de 
titulação de um aminoácido é a relação entre a carga elétrica resultante (líquida) e o pH 
da solução. No exemplo acima, no pH 5.97, a glicina apresenta um ponto de inflexão e 
está presente na forma dipolar, totalmente ionizada mas com nenhuma carga elétrica 
líquida. Este pH característico é então chamada de ponto isoelétrico ( pI ). Para um 
aminoácido como a glicina, no qual não possui grupos ionizáveis na cadeia lateral, o pI 
é a média aritmética dos dois valores de pKa. 
pI=(pK1+pK2)/2. No qual no caso da glicina é pI=(2.34+9.60)=5.97/ 2 
Assim a glicina possui uma carga líquida negativa em qualquer ph acima de seu pI e irá 
se mover em direção a um eletrodo positivo (anodo) quando colocado em um campo 
elétrico. Em qualquer pH abaixo do seu pI, a glicina possui uma carga líquida positiva 
eirá se mover em direção a um eletrodo negativo (catodo). Isto é importante pois para 
uma solução contendo uma mistura de aminoácidos, os diferentes aminoácidos podem 
ser separados com base na direção e velocidade de migração quando colocados em um 
campo elétrico de pH conhecido. 
Aminoácidos podem ser separados por cromatografia de troca iônica 
A cromatografia de troca iônica é um dos métodos mais amplamente utilizados 
para separação, identificação, e determinação de quantidades de cada aminoácido na 
mistura. A coluna cromatográfica consiste em um longo tubo preenchido com partículas 
de uma resina sintética contendo grupos carregados fixados. Aquelas contendo grupos 
aniônicos (negativo) fixados são chamadas resinas trocadoras de cátion aquelas com 
resinas contendo grupos catiônicos (positivos) fixados são chamadas resinas trocadoras 
de ânion. A afinidade de cada aminoácido pela resina é afetada pelo pH (no qual 
determina o estado de ionização da molécula) e a concentração de outros sais iônicos 
que competem com a resina pela associação do aminoácido. A separação dos 
aminoácidos pode então ser otimizada variando gradualmente o pH e ou a concentração 
de sal da solução que passa pela coluna criando um gradiente de pH ou gradiente de sal. 
 Uma técnica moderna derivada da cromatografia iônica é High Performance 
Liquid Cromatography (HPLC). Esta técnica utiliza resinas mais resistentes e se 
processa sob alta pressão, permitindo uma melhor separação em espaços menores de 
tempo. Acesse o link abaixo, para assistir mais sobre cromatografia líquida 
https://www.youtube.com/watch?v=tf0Rkcq-l-0 
Aminoácidos submetem-se a reações químicas características. 
Como para todos os compostos orgânicos, as reações químicas dos aminoácidos 
são aquelas características aos seus grupos funcionais, ou seja aos grupos amino e 
carboxila. Estas reações são extremamente úteis na detecção, determinação e 
identificação dos aminoácidos. Uma das mais importantes é a reação de ninhidrina, no 
qual tem sido usado por anos na detecção e quantificação de microgramas de 
aminoácidos. Quando aminoácidos são aquecidos com excesso de ninhidrina, todos 
aqueles que possuem um grupo a-amino livre (também chamados de -aminoácidos) 
produzem um produto de cor púrpura. Prolina, que não possuem o grupo -amino livre 
(possui um grupo imino) produzem um produto de cor amarela 
 Outros reagentes são também utilizados como o reagente de Sanger - 1-Fluoro-
2-4-dinitrobenzeno (FDNB), cloreto de Dabsil e o cloreto de Dansil que produzem 
derivados que absorvem luz ou a fluorescamina que produz um derivado fluorescente, 
facilitando assim a deteccção e quantificação dos aminoácidos. Além do mais estas 
reações, ao contrário da ninhidrina preserva o grupo R intacto, o que permite que 
diferentes aminoácidos possam ser distinguidos. 
PEPTÍDEOS 
 Os PEPTÍDEOS são polímeros de aminoácidos, que variam de tamanho 
podendo conter dois ou três aminoácidos a macromoléculas contendo milhares de 
aminoácidos, chamados então de proteínas. 
https://www.youtube.com/watch?v=tf0Rkcq-l-0
 
Peptídeos são cadeias de aminoácidos 
Duas moléculas de aminoácidos podem se ligar covalentemente através de 
ligações peptídicas, onde o nitrogênio do grupo a amino está unido ao carbono do grupo 
carboxílico do seguinte aminoácido. Nesta ligação ocorre a remoção de uma molécula 
de água (-OH do grupo carboxílico + H do grupo amino), conforme figura abaixo. Três 
aminoácidos podem se juntar para formar um tripeptídeo, do mesmo modo quatro ou 
cinco aminoácidos podem se juntar para forma tetrapeptídeos ou pentapeptídeos 
respectivamente. Quando poucos aminoácidos estão unidos desta maneira chamamos de 
oligopeptídeo. Quando muitos aminoácidos estão unidos denominamos polipeptídeos. 
Proteínas possuem milhares de unidades de aminoácidos. 
As unidades de aminoácidos de um peptídeo são geralmente chamadas de 
resíduos. O resíduo de aminoácido que está em um dos lados e possui o grupo amino 
livre é denominado de amino-terminal (N-terminal) e o aminoácido que está no outro 
final do peptídeo e que possui o grupo carboxílico livre é denominado carboxila-
terminal (C-terminal). Por convenção pequenos peptídeos são nomeados pela sequência 
de seus aminoácidos constituintes, começando pela esquerda, ou seja pelo amino-
terminal, mais a terminação il e prosseguindo até o carboxila-terminal, no qual 
permanece com o nome original do aminoácido. Por exemplo: um tetrapeptídeo 
formado pelos aminoácidos: alanina, glicina, tirosina, glicina. 
Será chamdo de - alanil glicil tirosil glicina.