Aminoácidos e Proteínas

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Aminoácidos e Proteínas
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Aminoácidos e Proteínas
Introdução
Proteínas - Protos = a mais importante. 
Cadeias de aminoácidos (aa) – ligações peptídicas.
150 a 160 aa biologicamente conhecidos
	20 Aminoácidos Padrões.
aa Essenciais: o organismo não sintetiza.
LEU, ILE, LYS, MET, PHE, HIS, THR, TRP, VAL.
aa Não Essenciais: o organismo sintetiza.
ALA, ARG, ASP, GLU, CYS, GLN, GLY, PRO, SER, TYR, ASN. 
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Aminoácido
		Abreviaturas
		
		Três letras
		Uma letra
		Alanina
		Ala
		A
		Arginina
		Arg
		R
		Asparagina
		Asn
		N
		Asparato
		Asp
		D
		Cisteína
		Cys
		C
		Fenilalanina
		Phe
		F
		Glutamato
		Glu
		E
		Glutamina
		Gln
		Q
		Glicina
		Gly
		G
		Histidina
		His
		H
		Isoleucina
		Ile
		I
		Leucina
		Leu
		L
		Lisina
		Lys
		K
		Metionina
		Met
		M
		Prolina
		Pro
		P
		Serina
		Ser
		S
		Treonina
		Thr
		T
		Triptofano
		Trp
		W
		Tirosina
		Tyr
		Y
		Valina
		Val
		V
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Aminoácidos e Proteínas
Introdução
Os aa são o alfabeto da estrutura proteica. Podem ser arranjados em número quase infinito de sequências para formar um número quase infinito de proteínas. 
As proteínas possuem maior valor biológico, quanto mais ricas em aa Essenciais.
A sequência de aa de uma proteína está associada à sua função biológica.
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Aminoácidos e Proteínas
 ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS 
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CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Segundo a polaridade dos seus radicais "R":
Aminoácidos com "R" Apolar 
	 Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Metionina e Prolina.
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CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Aminoácidos com "R" Aromático
	Fenilalanina, Tirosina e Triptofano.
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CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Aminoácidos com "R" Polar Não-Carregado 
	Serina, Treonina, Cisteína, 
 Asparagina, Glutamina. 
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CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Aminoácidos com "R" Polar Carregado 
"R" Carregado Positivamente:
Lisina, Arginina, Histidina.
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CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Aminoácidos com "R" Polar Carregado 
"R" Carregado Negativamente: 
Ácido Aspártico, Ácido Glutâmico.
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Ligação Peptídica
Ligação formada entre o grupo -carboxila de um aa e o grupo -amina do próximo aa.
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Ligação Peptídica 
Atividades
Glicina, Alanina, Tirosina, Glicina e Serina.
Glutamina, Lisina, Arginina, Treonina e Ác. Aspártico. 
Treonina, Cisteína, Tirosina, Triptofano e Valina.
Serina, Isoleucina, Metionina, Prolina e Glicina.
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Aminoácidos e Proteínas
Oligopeptídios:  número de aa
Ocitocina e vasopressina.
Polipeptídios: ~ 80 aa
Insulina, glucagon e corticotrofina.
Proteínas:  80 aa
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Características Gerais das Proteínas
Presentes em todas as partes e todos os tipos de células.
Constituem 50% ou + do peso seco de uma célula.
Formadas por cadeias polipeptídicas (100-300 aa).
Podem ser simples ou conjugadas:
Simples: hidrólise = aa livres.
Conjugadas: hidrólise = aa + grupamento prostético.
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Transportadoras:
Presentes no plasma sanguíneo e nas membranas plasmáticas. 
Ligam-se à íons ou moléculas específicas transpotando-as de um órgão a outro.
Exemplos: 
	Hb das hemáceas – O2 dos pulmões para os tecidos.
	Lipoproteínas – lipídios do fígado para outros órgãos.
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Transportadoras:
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas de Armazenamento ou Nutrientes:
Armazenam aa para organismos em desenvolvimento.
Ricas em aa essenciais.
Exemplos: 
Sementes de plantas:
- Gliadina (trigo), Glicinina (soja).
		- Ovoalbumina.
		- Caseína. 
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas de Armazenamento ou Nutrientes:
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Contráteis ou de Motilidade:
Auxiliam nos processos de contração ou de movimentação celular.
Exemplos: 
	Actina e Miosina – sistema contrátil do músculo esquelético.
	Tubulina e Dineína – auxiliam os movimentos dos cílios e flagelos. 
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Contráteis ou de Motilidade:
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Estruturais:
Servem como filamentos de suporte, fornecendo proteção e resistência às estruturas biológicas.
Exemplos: 
Colágeno (cartilagens e couro) -  resistências à tensão.
Elastina (ligamentos).
Queratina (cabelos e unhas).
Fibroína (fibras da seda, teia de aranha)
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Estruturais:
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas de Defesa:
Protegem o organismo do ataque de outras espécies, ou da presença de corpos estranhos (Ag).
Exemplos: 
Imunoglobulinas (Ac).
Fibrinogênio e Trombina (coagulação).
Venenos (serpentes).
Toxinas (bactérias).
Proteínas tóxicas (vegetais).
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas de Defesa:
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Funções Biológicas da Proteínas
Enzimas:
Proteínas especializadas que  a velocidade das reações orgânicas.
Exemplos: 
MAO/CONT.
Alcooldesidrogenase.
DOPA descarboxilase.
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Funções Biológicas da Proteínas
Enzimas:
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Reguladoras:
Ajudam na regulação das atividades celulares ou fisiológicas (hormônios).
Exemplos: 
Insulina – metabolismo de carboidratos.
Hormônio crescimento
Proteínas que ligam-se ao DNA e regulam a biossíntese de enzimas e das moléculas de RNA envolvidas na divisão celular. 
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Funções Biológicas da Proteínas
Proteínas Reguladoras:
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
	As proteínas são purificadas a partir de suas próprias características:
Tamanho. 
Afinidade de ligação.
Carga elétrica.
Solubilidade.
Principais Métodos:
Cromatografia.
Eletroforese.
Interação Ag/Ac.
Precipitação Seletiva de Proteínas.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Cromatografia:
Método de separação + utilizado para identificar e quantificar proteínas ou aa presentes em uma mistura. 
Baseia-se na diferença das cargas elétricas, no tamanho, na afinidade de ligação ou na solubilidade das proteínas. 
Tipos de Cromatografia:
Cromatografia por exclusão de tamanho
Cromatografia de troca iônica
Cromatografia por afinidade
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Cromatografia por exclusão de tamanho.
- Separa as proteínas por tamanho. 
 A coluna contém um polímero reticulado, com poros de tamanho determinado. 
 Grandes proteínas migram + rápido que pequenas proteínas, por serem muito grandes para serem retidas pelos poros do polímero. 
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Cromatografia de troca iônica: 
separa aa ou proteínas com cargas elétricas diferentes.
 A afinidade de cada proteína a uma resina (de troca iônica) é afetada pelo pH e pela concentração de outros íons que competem com a resina associando-se às proteínas. A separação ocorre mudando o pH ou concentração salina através de uma coluna.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Cromatografia por afinidade
- Separa proteínas por suas especificidades de ligação. 
- As proteínas retidas na coluna são aquelas que ligam-se especificamente a ligantes acoplados ao polímero reticulado.
- Depois das proteínas não-específicas serem lavadas através da coluna, as proteínas de interesse são eluídas por uma solução contendo ligante livre.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Eletroforese:
Baseia-se na migração das proteínas em um campo elétrico. 
Geralmente é feita em gel de poliacrilamida, que funciona como uma peneira molecular, reduzindo a velocidade de migração das proteínas em proporção à sua massa ou peso molecular.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
 Eletroforese:
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Interação Ag/Ac:
A formação do complexo Ag/Ac resulta na precipitação destas proteínas.
Os Ac(s) são altamente específicos para as moléculas que evocam sua formação. Esta especificidade que os tornam reagentes analíticos de alto valor.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Interação Ag/Ac:
Ex. Dosagem β-HCG
Anticorpos (vermelhos) específicos para HCG são imobilizados nas paredes do recipiente. A amostra (urina materna: laranja) é adicionada.
Se houver HCG presente, irá se ligar aos anticorpos imobilizados.
O tubo é lavado, e então um segundo anticorpo (azul) também específico para o complexo HCG/AC é adicionado. 
Este segundo anticorpo é ligado a uma enzima que catalisa a conversão do complexo em um composto colorido. A quantidade de composto colorido tem relação com a concentração de hormônio.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Precipitação Seletiva de Proteínas:
Métodos de separação de proteínas feita por:
Centrifugação diferencial
Ação seletiva de sais/ácidos
Temperaturas elevadas
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Centrifugação diferencial
Proteínas provêm de tecidos animais, vegetais ou células microbianas. As células precisam ser rompidas e a proteína obtida em uma solução: Extrato bruto
Centrifugação diferencial: pode ser usada para separar frações subcelulares ou isolar organelas
Uma vez pronto o extrato bruto, vários métodos de separação podem ser empregados.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Determinação da Sequência de aa das Proteínas – Métodos Utilizados:
Hidrólise da cadeia polipeptídica para determinar sua composição de aa.
Identificação dos resíduos de aa terminais por compostos coloridos ou fluorescentes específicos (dabsil ou dansil identificam resíduo aminoterminal).
Sequenciamento da cadeia polipeptídica por método químico – Degradação de Edman – marca e remove apenas o resíduo aminoterminal de uma proteína deixando todas as outras ligações peptídicas intactas.
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SEPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO 
DAS PROTEÍNAS
Degradação de Edman 
Sequenciamento da cadeia polipeptídica por método químico.
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
As proteínas possuem estrutura tridimensional bem definidas.
Sua função é consequência da conformação espacial.
Anos 30 – Linus Pauling e Robert Corey derem início ao estudo das estruturas dos aa e peptídios. 
Linus Pauling 
 
Robert Corey
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
A unidade peptídica é rígida e plana.
Há mais de 40 anos previram que os aminoácidos ligados poderiam formar -hélices.
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Principais Conformações 
das Proteínas
-hélice: 
Arranjo + simples que a cadeia polipeptídica pode assumir.
O esqueleto polipeptídico está enrolado ao longo do eixo da molécula.
Os grupos R projetam-se para fora do esqueleto helicoidal.
Estrutura estabilizada por PH entre os átomos de “H” ligados ao “N” e os de “O” da carboxila.
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Principais Conformações 
das Proteínas
Conformação -hélice:
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Principais Conformações 
das Proteínas
-conformação:
Conformação + estendida da cadeia polipeptídica.
O esqueleto polipeptídico é estendido em zigue-zague, formando uma estrutura chamada Folha  pregueada.
Os grupos R projetam-se em direções opostas à estrutura e ZZ.
As PH podem ser tanto intra ou inter cadeias.
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Principais Conformações 
das Proteínas
-conformação 
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Principais Conformações 
das Proteínas
Conformação enovelada:
Cadeias polipeptídicas enoveladas, apresentam muitos pontos de dobramento, de maneira que a proteína assume uma forma esférica ou globular.
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
Estrutura primária
Estrutura secundária
Estrutura terciária
Estrutura quaternária
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
Estrutura primária: 
ordem na qual os aminoácidos estão ligados. 
Leu-Gly-Thr-Val-Arg-Asp-His são peptídeos  
Val-His-Asp-Leu-Gly-Arg-Thr.
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
Estrutura secundária:
arranjo dos átomos do esqueleto da cadeia polipeptídica no espaço. 
Ex. Arranjos -hélice e folhas  pregueadas mantidos por ligações de H.
Domínios: dobramentos de partes da cadeia da proteína que ocorrem independentemente de outras partes.
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
Estrutura terciária: 
arranjo tridimensional de todos os átomos da proteína, incluindo os átomos das cadeias laterais ou de grupos prostéticos (não pertencentes a aminoácidos).
As interações entre as cadeias laterais desempenham um papel importante na conformação das proteínas.
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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS
Estrutura quaternária: 
proteínas constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica (2 até + de 12 cadeias = ou )
arranjo de subunidades (múltiplas cadeias polipeptídicas) umas em relação às outras em uma proteína. A interação entre subunidades é mediada por interações não-covalentes (ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas)
Denominações: dímeros, trímeros, tetrâmeros.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
As proteínas são classificadas em: 
Proteínas Fibrosas 
Proteínas Globulares
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas:
Possuem cadeias polipeptídicas arranjadas em longos filamentos ou folhas.
Desempenham funções estruturais importantes.
Insolúveis em água.
Pouco sensíveis às variações do meio.
Apresentam certa resistência mecânica.
Subdividida em 3 tipos:	
-queratina
-queratina
Colágeno
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas - -queratina:
Muito resistentes à pressão mecânica.
Ricas em aa apolares (Val, Leuc, Ala).
Insolúveis em água.
Ricas em cisteína (resistência).
Estrutura helicoidal - -hélice
Várias cadeias polipeptídicas se distendem paralelamente umas às outras, se entrelaçam  fibras.
Estrutura mantida por P.H. (intracadeia) e P.S-S (intercadeia)
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas - -queratina:
Ex: cabelos, chifres, cascos, unha, lã carneiro.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas - -queratina: 
Também insolúveis em água – aa apolares.
Resistentes mecanicamente.
Mais flexíveis que as -queratina – sem cisteína.
Estrutura – folha pregueada / -conformação mantida por P.H. intercadeias.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas - -queratina:
Ex: cartilagens, fibra do bicho da seda, escamas, teia de aranha.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Fibrosas – Colágeno:
Principal proteína fibrosa - + abundante no organismo animal.
Principal formadora do tec. conjuntivo (tendões e cartilagens).
Matriz orgânica dos ossos
Presente na camada córnea dos olhos.
Rica em prolina e hidroxiprolina – possibilita a formação de pontos de dobra.
Estrutura helicoidal – hélice tripla.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Globulares:
Cadeias polipeptídicas enoveladas.
Solúveis em água – aa polares.
Sensíveis às variações do meio – temperatura e pressão.
Estrutura enovelada compacta que em meio aquoso apresenta:
Face externa: aa com cadeia lateral polar, carregada eletricamente em contato com o solvente do meio.
Face interna: aa com cadeia lateral apolar.
Portanto, a natureza do solvente determina o tipo de enovelamento, fazendo a proteína assumir uma nova conformação sem quebra das ligações peptídicas.
Manutenção da estrutura globular: P.H., P.S-S. Int. Iônicas, Int. Hidrofóbicas.
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Proteínas Globulares:
Ex: enzimas, Hormônios peptídicos, proteínas de transporte, imunoglobulinas
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DESNATURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Desnaturação = mudança na estrutura da proteína provocando a perda da sua função.
Agentes Desnaturantes:
Aquecimento: altera conformação da proteína.
Alteração pH: altera carga elétrica da proteína, provoca repulsão eletrostática e rompimento das P.H.
Solventes orgânicos miscíveis na água (etanol, acetona), substâncias em solução (uréia) e detergentes: rompem as int. hidrofóbicas que estabilizam o núcleo das proteínas globulares.
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DESNATURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Desnaturação e renaturação da ribonuclease: 
Esta proteína pode ser completamente desnaturada pela ação conjunta da uréia e do mecaptoetanol. Quando as condições desnaturantes são removidas, a atividade da proteína é recuperada.
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ESTUDO DIRIGIDO: 
AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS
O que são aminoácidos Padrões e como são classificados?
Qual a estrutura geral de um aminoácido padrão? Como eles se diferenciam?
Como é chamada a ligação que ocorre entre os aminoácidos e como ela é formada?
O que são proteínas e quais suas principais características?
Quais as principais funções biológicas
das proteínas? Dê exemplos.
Quais as principais características das proteínas que permitem a sua purificação?
Quais os principais métodos utilizados para a separação e purificação das proteínas? Explique um deles.
Quais as principais conformações assumidas pelas proteínas? Explique-as.
Como são classificadas as proteínas? Descreva as principais características de cada classe.
As proteínas fibrosas são subdivididas em: -queratina, -queratina e colágeno. Dê as principais características destas proteínas.
O que significa desnaturar uma proteína? Cite alguns agentes desnaturantes.