Bioquímica ESTUDO DIRIGIDO 4

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Bioquímica
Estudo Dirigido nº 04 – Aminoácidos e Proteínas
01. Escrever a fórmula básica característica de um aminoácido. 
Aminoácidos são compostos que apresentam, na sua molécula, um grupo amino (- NH2) e um grupo carboxila (- COOH); a única exceção é a prolina, que contém um grupo imino (- NH - ). 
Dar exemplos de:
a) aminoácido com um grupo amino
 Glicina		 Alanina
b) aminoácido com um grupo carboxílico e dois grupos aminos.
Glutamina		 Lisina 
02. Definir Ponto Isoelétrico (pI) de um aminoácido
O pH onde predomina a forma eletricamente neutra é a média aritmética de dois valores pKa. Esse valor de pH é chamado ponto isoelétrico (pI) do aminoácido.
03. Analisando o grupo R, classificar os aminoácidos em polares e apolares. Entre os polares, citar aqueles que, em pH 7, apresentam grupo com carga negativa (aminoácido ácidos), carga positiva (aminoácidos básicos) e carga nula (polares sem carga).
04. Esquematizar a ligação peptídica.
Os aminoácidos podem formar polímeros através da ligação do grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amino de outro. Esta ligação carbono-nitrogênio, chamada ligação peptídica, é obtida por exclusão de uma molécula de água.
05. Definir proteínas globulares e fibrosas. Citar exemplos.
Proteínas Globulares: proteínas que apresentam uma ou mais cadeias polipeptídicas organizadas em uma forma aproximadamente esférica.
Proteínas fibrosas: apresentam forma alongada, são geralmente insolúveis e desempenham um papel basicamente estrutural nos sistemas biológicos. São formadas pela associação de módulos repetitivos, possibilitando a construção de grandes estruturas.
06. Definir estrutura primária.
É a sequencia de aminoácidos ao longo da cadeia polipeptídica,q eu é determinada geneticamente, sendo específica para cada proteína. Por convenção é escrita na direção amino terminal → carboxila terminal. Ex.: os polipeptídicos Ala – Ser – Lys e Lys – Ser – Ala são diferentes porque no primeiro caso é o grupo amino da alanina que está livre e, no segundo, é o da lisina.
07. Descrever as estruturas regulares – α-hélice e folha β pregueada – que compõem a estrutura secundária das proteínas globulares.
A α-hélice é mantida por pontes de hidrogênio entre uma unidade peptídica e a quarta unidade peptídica subsequente. Estas pontes de hidrogênio dispõem-se paralelamente ao eixo da hélice. A α-hélice tem um passo de 0,54nm e apresenta 3,6 resíduos de aminoácidos por volta. As cadeias dos aminoácidos estão projetadas para fora da hélice, evidentemente, não participa, das pontes de hidrogênio, estabelecidas unicamente entre os agrupamentos das unidades peptídicas. Por esta razão, a estabilidade da α-hélice independente, até certo ponto, do tipo de cadeia lateral, e muitas sequências diferentes de aminoácidos podem adotar esta configuração. Todavia, certas sequências de aminoácidos adjacentes de mesma carga, que se repelem fortemente. 
A folha β pregueada é uma estrutura também mantida por ponte de hidrogênio entre as unidades peptídicas. Neste caso, entretanto, as ligações são estabelecidas entre cadeias polipeptídicas diferentes ou entre segmentos distantes de uma mesma cadeia. Estas cadeias, ou segmentos, exibem uma conformação mais distendida que a α-hélice e dispõem-se lado a lado, o que dá à estrutura formada o aspecto de uma folha pregueada. As pontes de hidrogênio são perpendiculares ao eixo das cadeias, e os grupos R dos aminoácidos projetam-se para cima e para baixo do plano da folha pregueada.
Estrutura α-hélice
 
Folha β-pregueada
 
08. Descrever estrutura terciária de proteínas globulares. Esquematizar os tipos de ligações que a mantém, indicando os aminoácidos que participam dessas ligações.
Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada, sendo estabilizada por pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto. Esta estrutura confere a atividade biológica às proteínas.
A estrutura terciária descreve o dobramento final de uma cadeia, por interações de regiões com estrutura regular ou de regiões sem estrutura definida, podendo haver interações de segmentos distantes de estrutura primata, por ligações não covalentes.
Enquanto a estrutura secundária é determinada pelo relacionamento estrutural de curta distância, a terciária é caracterizada pelas interações de longa distância entre aminoácidos, denominadas interações hidrofóbicas, pelas interações eletrostáticas, pontes de hidrogenio e de sulfeto. Todas têm seqüências de aminoácidos diferentes, refletindo estruturas e funções diferentes. Efetua interações locais entre os aminoácidos que ficam próximos uns dos outros.
. Assim, a estrutura terciária de uma proteína é determinada por interações não covalentes entre as cadeias laterais dos aminoácidos constituintes ou, em alguns casos, por interações covalentes designadas por pontes de disssulfureto.
 pontes dissulfureto: o grupo tiol de duas cisteínas pode ser oxidado e ligar covalentemente duas zonas da cadeia protéica. São raramente encontradas em proteínas intracelulares, provavelmente devido à presença de altas concentrações citoplasmáticas de glutationa que rompem essas ligações;
 pontes de hidrogênio: estabelecidas entre grupos R de aminoácidos polares com ou sem carga. 
 pontes salinas: interação eletrostática entre uma cadeia lateral ácida ionizada (carga negativa) e uma cadeia lateral básica ionizada (carga positiva). Estas ligações têm importância fundamental para o dobramento cadeia polipeptídica;
interações hidrofóbicas: formadas entre as cadeias hidrofóbicas por aminoácidos apolares. Não interagem com a água, deteminando uma retação das moléculas de água ao seu redor. Em solução aquosa, os resíduos hidrofóbicos (apolares) dispõem-se preferencialmente no interior da proteína.
09. Definir estrutura quaternária de proteínas globulares. Citar exemplos de proteínas com estrutura quaternária.
Algumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias polipeptídicas. Essa transformação das proteínas em estruturas tridimensionais é a estrutura quaternária, que são guiadas e estabilizadas pelas mesmas interações da terciária. A junção de cadeias polipeptídicas pode produzir diferentes funções para os compostos.
Essa estrutura descreve a associação de duas ou mais cadeias polipeptídicas para compor uma proteína funcional oligomérica. A estrutura quaternária é mantida por ligações não-covalentes entre as subunidades, dos mesmos tipos que mantêm a estrutura terciária. As subunidades que constituem uma proteína podem ser iguais ou diferentes.
A molécula de hemoglobina é formada por quatro cadeias polipeptídicas, iguais duas a duas, chamadas α e β, associadas sobretudo por interações hidrofóbicas, com contribuição menor de pontes de hidrogênio e interações eletroestáticas.
10. Verificar a posição dos radicais polares e apolares de uma proteína em solução aquosa.
11. Definir ponto isoelétrico de um proteína e indicar como pode ser determinado.
O pI (ponto isoelétrico) é um pH em que a proteína apresenta o mesmo número de grupos ácidos desprotonados e grupos básicos protonados. O abaixamento de pH resulta sempre em aumento da carga negativa (protonação de grupamento ácidos); portanto, em pH menor do que o PI, a proteína apresenta uma carga líquida positiva, tanto maior quanto mais afastado do PI for o pH. O pI de proteínas não pode ser calculado a partir do valores de pKa dos aminoácidos componentes, devido aos eu grande número e, principalmente, porque o valor de pKa doa aminoácidos varia conforme a sua localização na estrutura da proteína. O pI das proteínas é determinado experimentalmente: é o valor de pH no qual elas não migram, quando submetidas a um campo elétrico.
12. Definir desnaturação de um proteína e descrever a ação do pH extremo e temperatura sobre a estrutura das proteínas.
A desnaturação ocorre quando a proteína perde sua estrutura secundária e/ou terciária, ou seja, o arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica é rompido, fazendo com que, quase sempre,perca sua atividade biológica característica.
Quando as proteínas sofrem desnaturação não ocorre rompimento de ligações covalentes do esqueleto da cadeia polipeptídica, preservando a seqüência de aminoácidos características da proteína.
Os fatores que causam a desnaturação, são:
 Aumento de temperatura (cada proteína suporta certa temperatura máxima, se esse limite é ultrapassado ela desnatura);
 Extremos de pH (valores de pH muito baixos ou muito altos, afetando a ionização dos agrupamentos da proteína, conferem à molécula uma elevada carga positiva ou negativa, ocasionando repulsão intramolecular, com exposição do interior hidrofóbico);
 Solventes orgânicos miscíveis com a água (etanol e acetona); 
 Solutos (uréia);
 Exposição da proteína a detergentes;
 Agitação vigorosa da solução proteica até formação abundante de espuma.
13. Citar 04 exemplos de proteínas com função não-enzimática.
As proteínas podem ser agrupadas em várias categorias de acordo com a sua função. De uma maneira geral, as proteínas desempenham nos seres vivos as seguintes funções: estrutural (colágeno), enzimática, hormonal (insulina), de defesa (gamaglobulinas), nutritivo, coagulação sangüínea (fibrinogênio) e transporte (hemoglobina).  
14. Em que diferem as pontes de hidrogênio da estrutura secundária e terciária de proteínas globulares?
Na estrutura secundária as pontes de hidrogênio dispõem-se paralelamente ao eixo da hélice ou as pontes de hidrogênio são estabelecidas entre cadeias polipeptídicas diferentes ou entre segmentos distantes de uma mesma cadeia.
15. Discutir a seguinte afirmação: a estrutura primária de uma proteína determina a sua estrutura terciária.
As proteínas diferem entre si pelo número, tipo e seqüência dos aminoácidos em suas estruturas. A seqüência linear de aminoácidos de uma proteína define sua estrutura primária.
Uma alteração na seqüência de aminoácidos (estrutura primária) implica em alterações nas estruturas secundária e terciária da proteína. Como a função de uma proteína se relaciona com sua forma espacial, também será alterada. Tanto o estabelecimento de pontes de hidrogênio como o de outros tipos de ligações dependem da seqüência de aminoácidos que compõem a proteína.
16. Para o tripeptídeo: Ala – Lys – Ser:
a) classificar os aminoácidos segundo o grupo R
Alanina: possui um grupo metila. Este grupo confere um caráter hidrofóbico à alanina, classificando-a como aminoácido alifático.
Lisina: tem grupo amino e uma cadeia lateral muito polar, que a torna altamente hidrofílica.
Serina: tem uma hidroxila.
b) Esquematizar as ligações que estes aminoácidos poderiam formar na estrutura terciária de uma proteína.
17. Defina proteínas ácidas e proteínas básicas. Fale sobre o pI de cada uma.
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
18. O que é renaturação de proteínas?
Retiradas as condições desnaturantes, muitas proteínas podem reassumir sua conformação nativa, ou seja, renaturação é quando as proteínas desnaturadas retomam sua estrutura nativa e sua atividade biológica assim que sua conformação natural de estabilidade é atingida novamente.
19. Fale da eletroforese.
Em um mesmo pH, proteínas diferentes apresentação cargas líquidas diferentes, o que determinará velocidade de migração diferentes, se as proteínas forem submetidas a um campo elétrico. Este é o princípio da
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
20. Fale sobre o que ocasiona a doença conhecida como anemia falciforme.
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
21. Explique a origem do nome α-aminoácido.
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
22. Usando as seguintes formas para um α-aminoácido, relacionse-as comos seus respectivos pHs.
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
23. Faça considerações sobre as estruturas de cada um dos aminoácidos:
- Glicina, alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Prolina.
- Fenilalanina, Tirosina, Triptofano.
- Cisteína, Metionina
- Serina, Treonina
- Lisina, Arginina, Histidina
- Ácido Aspático (aspartato), Ácido Glutânico (glutamato).
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
24. Uma cadeia peptídica possui um sentido, porque seus componentes têm extremidades diferentes, isto é, os agrupamentos α-carboxila. Quem, por convenção, inicia a cadeia peptídica?
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)
25. Que são grupos prostéticos? E centros alostéricos?
Ácido: substâncias capazes de doar prótons. Ex.: HCl, H3C-COOH, NH4+ e H3C-NH3+.
Base: substâncias capazes de receber prótons. Ex.: NH3, O2- (íon óxido)