Aminoácidos, peptídeos e proteínas

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Proteínas
● Mais da metade do peso seco das células
● Constituem o polímero biológico mais importante
● Cada uma tem uma função especial e diversificadas
○ Servem de estrutura
○ Realizam reações, catalisam
○ Protegem organismo
○ Atuam como reguladores
○ Transportam substâncias
● Diversos tamanhos e formas
● Alta massa molecular
● São poliamidas (amidas repetidas CONH)
● Unidades monoméricas são os aminoácidos (mero), aminoácidos se juntam e se
condensam formando moléculas de alta massa molar 
● Hidrólise de proteínas pode produzir até 22 aminoácidos diferentes
Aminoácidos:
● São blocos de construção das proteínas
● Contêm grupo amina NH2 e um ácido carboxílico (COOH) no mesmo átomo de
carbono (carbono alfa). Assim, os aminoácidos das proteínas são conhecidos como
alfa-aminoácidos.
●
● Cadeia lateral muda a cada aminoácido (20-22 aminoácidos encontrados em
proteínas)
● Pode ser HC, 2º grupo carboxila ou amina, grupamentos amida, hidroxila, tiol, anéis
aromáticos ou anéis aromáticos heterocíclicos nitrogenados
● O mais simples: glicina, tem como radical somente um hidrogênio
●
● Outros grupos R:
○ Hidrocarbonada: são anfóteras, podem agir tanto como base quanto ácido.
Todas são apolares pela presença dos hidrocarbonetos
○
○ Contendo 2º grupo carboxílico: moléculas ácidas pela lateral e também são
polares
○
○ Amidas formadas a partir dos dois ácidos: moléculas básicas e polares
○
○ Aminoácidos com grupos nitrogenados adicionais: básicas e polares
○
○ Aminoácidos sulfurados: cisteina tem grupo tiol e metionina tem grupo
tioéter
○
○ OBS: tiol-> se fosse OH, teria terminação "OL", mas como tem um enxofre,
torna-se tiol. Tioéter-> se fosse oxigênio no lugar do enxofre, seria éter. Como
foi "substituido" por S, torna-se tioéter.
● Aminoácidos como íons dipolares:
○ Por terem NH2 e COOH, são anfóteros. Podem ser ácidos ou básicos
dependendo do meio e do radical
○ Sólidos e secos a temperatura ambiente= íons dipolares (COO- e NH3+),
formando dois polos
○ Em solução aquosa:
○ Em meio ácido, o H+ do H30 é pego pelo COO-, assim, deixa de ser um íon
(COOH) e passa a ficar na sua forma catiônica, já que o NH3+ continua
carregado.
○ Em meio básico, o OH- pega um próton do NH3+, assim, deixa de ser um íon
(NH2) e passa a ficar na sua forma aniônica, já que o COO- ainda está
carregado
○
○ Natureza do aminoácido e o pH da solução determinam a forma existente
○ Ponto Isoelétrico (PI) é o pH particular de cada aminoácido no qual a
concentração das formas aniônicas e catiônicas são iguais (neutra, formas
carregadas). Ficam no seu máximo
○ PH varia de 3-11 em aminoácidos comuns
○ Fluídos corporais: aminoácidos na sua forma carregada
○ Os aminoácidos (menos glicina) têm enantiômeros (têm imagem especular).
○ Cada aminoácido do organismo tem configuração L (semelhança com o
carbono alfa do L-gliceraldeído). No caso dos aminoácidos, observa-se a
posição do NH2
○
○ Bactérias podem sintetizar aminoácidos D (compõem antibióticos)
● Aminoácidos essenciais:
○ Não são sintetizados pelo organismo, mas são necessários para o organismo
○ Adquiridos pela alimentação
○ Isoleucina, Leucina, Lísina, Metionina, Fenilalanina, Treonina, Triptofano e
Valina
○ Arginina é sintetizada, mas não o suficiente para crescimento e desempenhos
normais (complementada)
○ Histidina essencial para crianças
● Resolução dos aminoácidos DL
○ Resolução é separação de enantiômeros
○ Aminoácidos sintetizados em laboratórios são obtidos como modificações
racêmicas (mistura equimolar de 50% de cada enantiômeros), menos a glicina.
○ Mistura num polarímero: não há desvio, se cancelam, opticamente inativa
○ Resolução utilizando enzimas:
■ Desacilases
■ Elas catalisam a hidrólise dos aminoácidos N-acilados (aminoácido
acetilado contendo os dois enantiômeros)
■ Ocorre primeiro uma acetilação formando ácido acético como
subproduto. Continuam equimolares, mas agora acetilados.
■
■ Em seguida, ocorre a desacetilação com a enzima desacilase, que só
reconhece um dos enantiômeros (o L) , se liga a ele e promove a
desacetilação desse enantiômero, retirando o grupamento acetila
■
■ Somente o aminoácido D permanece acetilado, fazendo com que as
duas moléculas tornem-se diferentes e seja possível sua separação
facilmente por meio de técnicas laboratoriais comuns.
■ Moléculas diferentes têm características fisico-químicas diferentes,
como TE, por exemplo, sendo possível separá-las assim.
■ Existem várias técnicas de resolução, mas essa é a mais utilizada
Peptídeos e ligações químicas:
● Aminoácidos podem sofrer reação entre o grupo carboxílico de uma molécula e
do amino de outra. 
● Na reação de condensação: libera H2O (também é desidratação) e uma ligação
amida é formada
● Ligação amida ou ligação peptídica ou ligação amidica
●
● Forma-se um dipeptídeo. Se o nitrogênio do dipeptídeo atacar outro aminoácido,
forma-se um tripeptídeo e assim por diante até formar um polipeptídeo, ou seja,
uma proteína
●
● Obs: Ligações oxidicas/glicosídicas: junção de monossacarídeos
● Polímeros alfa-aminoácidos tem pesos moleculares elevados
● PM<10.000: polipeptídeo
● PM> 10.000: proteínas
Estrutura das proteínas:
● Quatro níveis estruturais
● Estrutura Primária:
○ relaciona-se com a sequência de seus aminoácidos, sua estrutura covalente.
○ Diz quais aminoácidos estão presentes e sua ordem.
○ Cada proteína tem um arranjo definido dos aminoácidos 
○ Determinada por técnicas de sequenciamento (Sanger: quebra da ponta,
proteção da ponta e análise de qual era o aminoácido terminal)
○ Determina a função da proteína no organismo. A troca de um aminoácido
pode alterar suas propriedades e afetar sua função biológica (anemia
falciforme, troca do aminoácido muda o formato das hemácias causando
hemólise e anemia)
● Estrutura Secundária:
○ Consequência das maneiras que uma cadeia polipeptídica interage com ela
mesma ou outras moléculas, formando ligações de hidrogênio
○ Formada quando houver ligações de hidrogênio intra ou intermoleculares
○ Essa ligação pode gerar 2 estruturas: alfa-hélice, intramoleculares, e uma
folha pregueada (beta), intermoleculares.
○
○ Acima, há o exemplo de uma folha pregueada (beta), já que são moléculas
diferentes se ligando (Intermoleculares)
○ Na folha (beta) pregueada, formam-se ligações de hidrogênio entre duas
cadeias de proteínas paralelas pelas dobras/pregas resultantes
○
○
○ Ela é flexível, mas não elástica
○ Análise por difração de raios-x possibilitou a elucidação das estruturas
secundárias
○ Em alfa-hélice, enrolamento peptídico em espiral (dextro orientada). Cada
volta com 3,6 aminoácidos mantida por ligações de hidrogênio entre o
Hidrogênio do grupo amida e o oxigênio do carbonila.
○
○ Entre o primeiro aminoácido e o quarto dobrando a proteína
○ É flexível e elástica
● Estrutura terciária:
○ Forma final da proteína, de forma tridimensional devido as dobras da cadeia
polipeptídica
○ Interação entre cadeias laterais dos aminoácidos na proteína determina as
ligações e propriedades que mantém integra a estrutura terciária
○ Muitas forças envolvidas, inclusive ligações covalentes dissulfeto 
○ Enrolamentos fazem com que os grupos hidrofílicos fiquem para fora (para o
meio) e os hidrofóbicos para dentro
○ Forças: atrações iônicas, pontes salinas, ligações covalentes
○ São formadas diferentes ligações em diversas partes da cadeia polipeptídica
que possibilitam a realização de dobras características da estrutura
tridimensional.
○ (a) ligações de hidrogênio, (b) ligações tipo dissulfeto entre cisteinas, (c) ponte
salina (ácido aspártico e lisina), (d) ligações hidrofóbicas (mais fracas).
○ Essas forças garantem as dobras e as interações necessárias para a formação
de uma estrutura tridimensional que precisa estar interagindo. Elas
interagem a todo tempo e em conjunto.
○ Os diferentes tipos de interação garantem estruturas terciárias complexas
○ Algumas proteínas têm mais de uma cadeia polipeptídica, e cada cadeia
isolada de aminoácidos chama-se subunidade
● EstruturaQuaternária:
○ São as subunidades interagindo uma com as outras, ou seja, estruturas
terciárias interagindo entre si
○ Nem todas tem quaternária
○ Mostra a maneira como as subunidades estão arranjadas 
○ Interagem por meio de diferentes tipos de forças 
○
○ Estrutura acima corresponde à hemoglobina (4 subunidades)
Propriedades das proteínas:
● Cada proteína tem uma forma normal chamada conformação nativa, que é o
arranjo requerido para que a proteína realize sua função biológica, seja uma
estrutura terciária ou quaternária
● A desorganização ou destruição da estrutura proteica chama-se desnaturação
● Desnaturação:
○ Quebra de ligações não covalentes (fracas)
○ Desorganiza e destroi estrutura proteica
○ Impossibilita a proteína de realizar sua função biológica
○ Rompe estruturas terciárias e secundárias, formando estrutura primária de
cadeia aberta
○ A cadeia aberta ainda tem pontos de aminoácidos com características de
atração. Interagem entre si, mas não forma a proteína original
○
○ Não quebra ligações peptídicas, mas perde as estruturas
○ Cadeias resultantes se aglomeram e precipitam
○ Fatores desnaturantes: temperatura, álcoois, solventes orgânicos, ácidos e
bases, agitação etc.
○ Exemplo: fritar um ovo, quebra as atrações intramoleculares da albumina,
desnatura ela
● Tipos de proteínas:
○ Proteínas fibrosas: insolúveis em água, resistentes à digestão. Várias cadeias
polipeptídicas paralelas espiraladas e esticadas. Tem que ter alta resistência.
Ex: colágeno (hélice tripla), em tecidos de sustentação e conjuntivo
○
○ Queratinas: fibrosas, fornecem proteção à camada externa da pele, pelos,
unhas.
■ Forma alfa: baseada na alfa hélice, resistente, insolúvel e pode esticar
(cabelo)
■ Forma beta: flexível mas não estica (seda, teias de aranha)
■ obs: Ondulamento e alisamento quebram a estrutura terciária e
secundária com agentes químicos, desnatura o cabelo com químicos e
temperatura, além da tensão, alinhando moléculas. Ligações de
enxofre e estrutura primária permanecem
○ Elastina: estruturas elásticas como ligamentos e vasos sanguíneos, fibrosas
○ Proteínas globulares: polipeptídeos firmemente dobrados na forma de bolas,
solúveis em água
■ Cada uma delas tem uma estrutura terciária própria que a permite
realizar sua função biológica única.
■
■ Estrutura terciária muito complexa, precisa ter muitas interações em
diversos pontos
■ Ex: enzimas, albuminas, globulinas e hemoglobina
■ Grupo heme: não é composto de aminoácido, tem somente ferro,
chamado ferroprotoporfirina, dando ao sangue sua característica cor
vermelha. 4 grupos heme e 4 unidades subproteicas em cada
hemoglobina.
■
■ Ferro que complexa e transporta o O2 e o CO2 pelo organismo,
inserido nas porfirinas
■ Hemoglobina é proteína conjugada, pois está conjugada à uma parte
não proteica (heme), chamada grupo prostético (parte não proteica,
como carboidratos e lipídeos)
■ Forças inter e intramoleculares em abundância pra conseguir juntar
todos esses pedaços em uma só estrutura
○ Pela função:
■ Enzimas: Permitem que as reações ocorram numa velocidade
adequada
■ Estruturais: colágeno, tecido conjuntivo e dos ossos, queratinas
(estruturais de membranas)
■ Transporte: hemoglobina (transporta gases), soroalbumina (leva
ácidos graxos do tecido adiposo para diferentes órgãos)
■ Hormônios: regulam processos químicos, como insulina
■ Armazenamento: reservam substâncias químicas
■ Defesa: anticorpos
■ Toxinas: prejudicam o organismo
Terpenos e esteróides:
● Terpenos: são alcenos e constituintes dos óleos essenciais (os de cadeia
pequena), chamados de terpenóides, classificados por seu tamanho
○ Óleos essenciais constituem cheiro de plantas e são extraídos por destilação
em corrente de vapor
○ Desempenham funções como essências vegetais, vitaminas e pigmentos
vegetais, seja os lineares ou cíclicos
○ Antioxidantes, combatem radicais livres, evitando quebra de células e
envelhecimento precoce (cremes com beta caroteno)
○
○ Podem ser visualizados com 2 unidades de 5 carbonos conhecida
○ s como unidades isoprênicas
○
○ Regra do isopreno: todos os terpenos devem ser divisíveis em unidades
isopreno. Exemplos que obedecem à regra: isopreno, geraniol, farnesol.
■ Poucas exceções, acredita-se que são derivados de terpenos que
perderam 1 ou mais átomos de carbono ou rearranjo de carbocátions
○ Terpenos são formados a partir do ácido mevalônico, produzido a partir da
acetil-coA
○
○ Biossíntese de terpenos, ácido mevalônico é obtido por fosforilação
(fosfato=P), seguida por descarboxilação que origina o pirofosfato (=PP) de
3-isopentella
○
○ Fosforilação: entrada de fosfato e de pirofosfato na molécula, em seguida
ocorre a descarboxilação (provavelmente com a descarboxilase) que pega a
ponta da molécula 1 carbono e 2 oxigênio liberando CO2. Com a liberação de
CO2, o carbono remanescente precisa fazer uma ligação dupla com outro
carbono (esse já tinha 4 ligações, não pode fazer 5 e libera o oxigênio com o
fosfato)
○
○ Com a liberação do fosfato, forma-se o pirofosfato de 3-isopentila que com
reações de isomerização forma-se o pirofosfato de 2-isopentanila, fazendo
com que a célula disponha dos dois (3-IPP e 2-IPP)
○ Esses dois compostos de 5 carbonos se condensam por outra reação
enzimática e formam o pirofosfato de geranila
○
○ A repetição da condensação de pirofosfatos pode gerar o polímero trans do
isopreno
○ A condensação de duas moléculas de pirofosfato de farnesila produz o
esqualeno, que é precursor dos esteróides
○ Vários esteróides se originam de terpenos
○ Caminhos biossintéticos para formar terpenos e esteróides:
○
○ Terpenos pequenos são responsáveis pelos óleos
○ Além dos terpenos formados do pirofosfato de isopentenila, ocorrem álcoois
alílicos isoméricos
○ Muitos terpenos tem unidades isoprênicas em anéis, sua biossíntese é feita
por precursores de cadeia aberta por meio de reações de ciclização via
carbocátions.
○ Mirceno é o precursor do limoneno, que é um terpeno de 10 carbonos
responsável por cheiro do limão e laranja
○
○ Carotenóides:
■ Grupo especial de terpenos encontrados em plantas e animais
■ Tetraterpenos, responsáveis pela coloração amarela, laranja e
vermelha das flores, frutos, raízes e etc
■ Ligações duplas conjugadas (promovem as cores)
■ a partir do pirofosfato de 20
■ C40 (fitoeno) é o primeiro produto da reação, que é modificado por
enzimas para dar uma variedade de C40 carotenos
■
■ Organismo: b-caroteno quebra por oxidação e origina o retinal, que
quando reduzido forma a vitamina A1 (álcool)
■
● Esteróides:
○ São essenciais para o funcionamento correto do organismo, desempenhando
funções importantes
○ Pequenas variações nas suas estruturas mudam seus efeitos
○ Naturalmente: colesterol, sais biliares, hormônios masc e fem, vitaminas D e
venenos cardíacos
○ Derivados do sistema peridrociclopentano-fenantreno
○
○ D: ciclopentano. A-B-C: fenantreno. Peri: sem ligações duplas
○ Esteróis (esteróides com hidroxila) são os mais abundantes
■ Colesterol: um dos mais difundidos na natureza, em quase todos os
tecidos animais. Responsáveis pela síntese dos hormônios esteroidais
e dos ácidos biliares, mas a quantidade existente no corpo é maior
que a finalidade. Passa pela corrente sanguínea (polar), mas colesterol
é apolar, é transportada associada à lipoproteínas (LDL ou HDL)
■
■ A biossíntese do colesterol começa no esqualeno e sua degradação
gera muitos compostos de importância fisiológica. Sofre reações no
fígado que envolvem reduções da ligação dupla, oxigenação do anel e
destruição da cadeia lateral gerando ácidos biliares ou ácido cólico
○ Hormônios esteróides: produzidos pelo organismo por glândulas de secreção
interna, sistema endócrino
■ Testosterona, progesterona etc
■ testosterona são produzidos a partir do colesterol
■ Estrógenos têm como base o estradiol e é produzido nos ovários pela
testosterona.
■ Progesterona encontrada no ovário, placenta e adrenais. Secretada na
segunda metade do ciclo menstrual e quandoo óvulo está fertilizado,
impedindo a ovulação
● A partir disso, criaram-se os anticoncepcionais orais,
progestinas sintéticas.
● Enganam organismo dizendo que óvulo está fecundado
"secretando" progesterona, assim, não há ovulação
●
■ Isolados do córtex adrenal: cortisol (aumenta glicose no sangue e p
glicogênio hepático) e aldosterona (mantem equilíbrio eletrolítico)