Aminoacidos e peptideos

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Profa. Dra. Patrícia B. Brondani
Aminoácidos e Peptídeos
Aminoácidos
Estrutura
20 AA comumente encontrados 
em proteínas
19 aminas primárias 
Somente a prolina é 
secundária 
N
H OH
O
Prolina 
(AA secundário)
-aminoácidos: grupo amino está no 
carbono ao carbono do grupamento 
carboxílico. 
α
α
átomo de nitrogênio é parte de um 
anel de cinco membros. 
Diferem somente na natureza do 
substituinte da cadeia lateral
Nome associado a características ou fonte do isolamento: 
Glicina: do grego Glikos = doce. 
Valina: estrutura similar ao ácido valérico. 
Tirosina: isolada a partir do queijo (grego Tyros= queijo). 
Aspargina: isolada a partir do aspargos.
Aminoácidos
Estrutura
Além dos 20 AA 
comumente 
encontrados em 
proteínas, outros… 
Mais de 700 
AA não 
proteicos são 
encontrados 
na natureza 
Aminoácidos
São as unidades estruturais de peptídeos, proteínas e enzimas. Unem-se para formar essas 
estruturas através de ligações peptídicas (ou amídicas).
Dipeptídeo: formação de uma ligação amídica entre “NH2” de um aminoácido e o “COOH” de outro. 
Tripeptídeo: formação de duas ligações peptídicas (LPs) entre três resíduos de aminoácidos. 
Oligopeptídeos: de 3 a 50 resíduos de aminoácidos (AAs) unidos por n-1 LPs. 
Polipetídeos: acima de 51 resíduos de AAs.
Todos os AAs são necessários para síntese de 
proteínas. 12 são sintetizados pelo organismo de 
seres humanos adultos e outros 8 devem ser 
ingeridos como parte da dieta (8 aminoácidos 
essenciais).
Aminoácidos
Estereoquímica
Com exceção da glicina, o carbono dos aminoácidos será um centro 
quiral. Duas formas enantioméricas são possíveis e a notação D/L 
usada para monossacarídeos é empregada também para os 
aminoácidos. 
α
Glicina
Aminoácidos
Nas projeções de Fischer: grupo carboxila no topo e cadeia lateral na base 
da projeção. 
  Se o grupo amino está a esquerda o aminoácido é L (mais abundantes 
na natureza), se o grupo amino está a direita é aminoácido D. 
Estereoquímica
Aminoácidos
1. O aminoácido treonina [ácido (2S,3R)-2-amino-3-hidroxibutanóico] tem dois centros 
estereogênicos. Desenhe a projeção de Fischer da treonina. 
2. Desenhe a projeção de Fischer para o enantiômero da treonina. 
3. Dezoito dos dezenove aminoácidos quirais têm configuração absoluta S no carbono alfa. A 
cisteína é o único L-aminoácido que tem configuração R. Explique. 
Exercícios
Aminoácidos
Estrutura 
dipolar
Aminoácidos sofrem reação ácido-base intramolecular e existem na 
forma dipolar iônica (zwitterions).
São sais: momento dipolar 
elevado, solúveis em água; são 
insolúveis em hidrocarbonetos; 
têm estrutura cristalina; ponto de 
fusão elevado e são anfóteros.
COO- age como 
base e +NH3 como 
ácido. 
Aminoácidos
Natureza do 
grupo R
OH
O
NH2
Lisina (Lys)
H2N
OH
O
NH2
Arginina (Arg)
N
H
H2N
NH
N
NH NH2
O
OH
Histidina (His)
Aminoácidos
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base
Quais espécies estão presentes em solução de alanina 1,0 mol L-1 com pH = 9,0? 
Exemplo:
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base Quais espécies estão presentes em solução de alanina 1,0 mol L-1 com pH = 9,0? 
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base
Cálculos similares podem ser realizados em outros valores de pH e os 
resultados plotados para obtenção da curva de calibração 
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base
Quando o aminoácido não 
possui uma cadeia lateral 
ionizável: 
O PI de proteínas depende da 
predominância dos 
aminoácios presentes: 
neutros, ácidos ou básicos
Quando o aminoácido 
possui cadeia lateral 
ionizável, o PI é a
 média 
dos pKa’s dos grupos 
ionizáveis semelhantes.
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base Separação de aminoácidos (ou proteínas) 
A hemoglobina possui PI = 6,8. Qual a caga líquida da hemoglobina em pH 5,3 e 7,3? 
Mistura é aplicada ao centro do papel; 
Sol. Tampão de pH apropriado é usada para umedecer o papel; 
Potencial elétrico é aplicado e as proteínas migram conforme 
a carga líquida que estiverem; 
Revelação com Ninhidrina.
Aminoácidos
Equilíbrio ácido-
base
Cuba de eletroforese onde se observam 3 fitas de acetato de celulose com amostras já aplicadas 
Eletrodo positivo = vermelho e eletrodo negativo = preto 
2 reservatórios para solução tampão
Aminoácidos
Cromatografia
em papel
Fase móvel (mistura 
de solventes)
Fase estacionária 
(papel)
Celulose (polar) Sobe por capilaridade1,5 cm
Nível deve estar abaixo 
de 1,5 cm (deve 
arrastar as amostras)
Ex: Água, ác. 
Acético e n-
butanol (1:1:3)
Aminoácidos
Cromatografia
em papel
Fase móvel (mistura 
de solventes)
Fase estacionária 
(papel)
Celulose (polar) Sobe por capilaridade1,5 cm
Nível deve estar abaixo 
de 1,5 cm (deve 
arrastar as amostras)
Ex: Água, ác. 
Acético e n-
butanol (1:1:3)
Aminoácidos
Cromatografia
Onde: 
d c = d i s t â n c i a p e r c o r r i d a p e l o 
componentes da mistura. 
ds = distância percorrida pelo eluente.
Aminoácidos
Cromatografia
em papel
Aminoácidos
Como detectar a separação 
dos aminoácidos já que 
eles são incolores?
Quando aquecidos com ninhidrina formam complexos coloridos. Depois da 
eletroforese ou cromatografia o papel é borrifado com ninhidrina e seco a 
quente.
Púrpura de Rühemann
Aminoácidos
Cromatografia
em papel
BCAA: Branched-Chain Amino Acids
Valina e Leucina em diferentes concentrações, 
comparada ao BCAA
Comparados a glicina (R = H) como você 
esperaria que fosse o RF?
Aminoácidos
Cromatografia
Troca iônica
Uma coluna de vidro é empacotada 
com uma resina insolúvel. A mistura 
de aminoácidos é adicionada no topo 
da coluna e, posteriormente, eluída 
com uma solução tampão. 
Fase estacionária 
(resina)
Fase móvel (mistura 
de solventes)
Aminoácidos
Fase estacionária 
(resina)
Cromatografia
Troca iônica
Exemplo
A resina é um material quimicamente inerte com cadeias 
laterais carregadas, mais comumente poliestireno com 
ácidos sulfônicos; como grupos carregados negativamente.
Aminoácidos
Fase estacionária 
(resina)
Cromatografia
Troca iônica
Exemplo
A resina é um material quimicamente inerte com cadeias 
laterais carregadas, mais comumente poliestireno com 
ácidos sulfônicos; como grupos carregados negativamente.
Resina de troca catiônica: cátions Na+ 
(contraíon dos sulfonatos) são substituídos 
por componentes da mistura de aminoácidos 
carregado positivamente. Sendo assim, esse 
AA ficam mais retidos, saindo depois. 
O que ocorre se uma mistura de lisina e ácido 
glutâmico é adicionada a coluna e a mesma 
eluida com tampão a pH 6.0? 
Ácido glutâmico (PI = 3,09): carga negativa, 
elui primeiro. 
  Lisina (PI = 9,8) : carga positiva, elui em 
seguida. 
Aminoácidos
Cromatografia
Troca iônica
Analisador 
automático
Automatiza o processo de cromatogafia por troca iônica. 
Frações são coletadas de modo a conter diferentes aminoácidos. 
Análise através de UV-Vis. 
Se ninhidrina é 
adicionada a cada 
fração, a concentração do 
aminoácido pode ser 
determinada por sua 
absorção em 570 nm. 
Pode-se estabelecer a 
identidade e a 
quantidade relativa do 
aminoácido.
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos
SN2
Reação de 
Hell-V
olhard-Zelin
skii 
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos
Síntese do amidomalonato 
Aminoácidos
Exercícios
Quais haletos de alquila você utilizaria para preparar os -aminoácidos a seguir pelo método de 
amidomalonato? 
a)Leucina 
b)Histidina 
c)Triptofano 
d)Metionina 
  
α
Aminoácidos
Exercícios
Quais haletos de alquila você utilizaria para preparar os -aminoácidos a seguir pelo método de 
amidomalonato? 
a)Leucina 
b)Histidina 
c)Triptofano 
d)Metionina 
  
α
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos
Aminação redutiva de 
-cetoácidos 
α NH3 + agente redutor
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos Os métodos anteriores formam uma mistura racêmica 
Resolução da mistura 
racêmica
Síntese 
Enantiosseletiva
Série de protocolos que 
visam a separação dos 
enantiômeros obtidos
Estratégia de síntese onde 
se obtém um enantiômeroem maior quantidade 
(ambiente quiral é 
aplicado)
Ocorre a partir de um composto não-
Quiral (pró-quiral) e gera um composto 
quiral com ee
Ocorre a partir da mistura de 
estereoisômeros
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos Síntese 
Enantiosseleti
va 
Catalisador quiral
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos Resolução de 
racematos 
Enzimas são catalisadores biológicos que 
apresentam enorme seletividade por um dos 
enantiômeros de uma mistura de isômeros R,S.
X X
Reconhecimento 
perfeito
Sem 
reconhecimento
Aminoácidos
Síntese de 
Aminoácidos Resolução de 
racematos 
A carboxipeptidase catalisa seletivamente a 
hidrólise de S-amidoácidos. Assim a reação 
de uma mistura racêmica de aminoácidos 
com anidrido acético formará um N-acetil 
derivado racêmico. 
A hidrólise seletiva do S-amidoácido, na presença da enzima carboxipeptidase produz uma mistura 
do S-aminoácido e do N-acetil-R-aminoácido. Os componentes desta mistura podem ser separados 
por técnicas usuais. 
Peptídeos
Peptídeos
Aminoácidos
Peptídeos
São polímeros de aminoácidos nos quais as unidades monoméricas 
individuais (resíduos) estão ligados por uma ligação amídica, ou peptídica.
COOH
NH2
COOH
NH2
+
NH2
O
N
H
COOH
OH
Alanina (Ala) Serina (Ser)
Alanilserina (H-Ala-Ser-OH)
OH
Dois dipeptídeos são possíveis para a combinação entre alanina e serina.
Peptídeos
COOH
NH2
COOH
NH2
HO +
Alanina (Ala)Serina (Ser)
HO
NH2
O
N
H
COOH
Serilalanina (H-Ser-Ala-OH)
Resíduo N-terminal é, por convenção, representado à esquerda e C-terminal à direita. 
Sufixo “H” indica aminoácido mais à esquerda e marca sua posição como resíduo N-terminal. 
Prefixo “OH” indica aminoácido mais à  direita e marca sua posição como resíduo C-terminal 
Peptídeos
H2N
R
O
N
H
COOH
R
H2N
R
O
N
H
COOH
R
O nitrogênio amídico não é básico pois seu par de elétrons está 
deslocalizado por sobreposição de orbital com o grupo carbonílico. A 
sobreposição confere um caráter de dupla ligação à ligação peptídica e 
restringe sua rotação.
Peptídeos
Encefalinas: pentapeptídeos sintetizados pelo corpo para o controle da dor. 
Ligam-se a receptores nas células cerebrais e tem estrutura tridimensional 
similar à morfina e analgésicos como Darvon e demerol. 
Peptídeos interes
santes 
Bradiquinina: inibe processo inflamatório de tecidos. Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg
Vasopressina (ou hormônio antidiurético): controla a pressão sanguínea regulando a 
contração da musculatura lisa. Também controla a excreção de água. Sua deficiência pode 
causar diabetes insípidus. 
HN
SHO
NH
HS O
HN
SO
NH
S Ooxidação
Redução
Ligações de dissulfetos entre resíduos de 
cisteína são importantes. Estas ligações 
são formadas pela oxidação de tióis (RSH). 
Ligações de dissulfetos são responsáveis 
por “dobras” na cadeia de proteínas e 
enzimas. 
90% do peso seco do cabelo é formado por uma proteína chamada Queratina
A queratina possui 
cisteína e pode conter 
uma grande 
quantidade de 
dissulfeto
As ligações dissulfetos são formadas por oxidação e isso é a base dos cachos
Peptídeos Peptídeos
Peptídeos interes
santes 
Oxitocina: hormônio produzido pelo hipotálamo e armazenado na hipófise. 
Induz a contração muscular uterina durante o parto e estimula a liberação 
do leite durante a amamentação. 
Aspartame: metiléster do dipeptídeo ácido L-aspártico e L-fenilalanina. 200 vezes mais doce que o 
açúcar. O etiléster análogo não é doce! Além disso, se um aminoácido D substitui qualquer dos 
aminoácidos L o dipeptídeo resultante será amargo e não doce).
+NH3
O
N
H
O
OCH3
-O
O
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
O aquecimento de uma mistura de glicina e alanina resulta em 4 dipeptídeos: 
Como sintetizar unicamente o dipeptídeo Gly-ala? 
1.Desejamos a formação da ligação peptídica entre o resíduo 
N-terminal da Ala e o C-terminal da Gly. 
2.Precisamos proteger o grupamento amino da Gly. 
3.Devemos ativar o grupamento carboxílico da Gly. 
Devemos promover a reação e desproteger o peptídeo.
O-
O
H3N+
H
O-
O
H3N+
CH3
+
H3N+
O
N
H
H
CH3
O
O- H3N+
O
N
H
CH3
CH3
O
O- H3N+
O
N
H
H
H
O
O- H3N+
O
N
H
H
CH3
O
O-+ + +
Gly Ala
Gly-Ala Ala-Ala Gly-Gly Ala-Gly
O-
O
H2N
H
proteger
ativar
Gly
H2N
O
O-
CH3
Ala
ligação
peptídica
Peptídeos
Um grupo protetor (GP) é uma estrutura molecular que é introduzida em um grupo 
funcional específico (GF) em uma molécula poli-funcional, para bloquear sua reatividade 
sob condições de reação necessárias para fazer modificações em outras partes da molécula.
R GF
Grupo protetor
(GP) R GF GP
Grupo funcional livre
(Reativo)
Grupo funcional Protegido
(não reativo)
São necessárias duas etapas sintéticas a mais para que a utilização de grupos 
protetores seja possível: Proteção e desproteção;
No entanto, algumas vezes a proteção de grupamentos funcionais é necessária e a 
síntese não ocorre de maneira efetiva sem essa estratégia;
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
O grupo protetor mais usado é o dicarbonato de di-tert-butila, também 
conhecido como Boc. Ele é facilmente removível com ácido triflúor acético. 
Proteção do grupo amino:
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
Ativação do grupo carboxílico 
Ácidos carboxílicos são ativados convertendo-os em cloretos de ácido. Reagem 
com qualquer dos substituintes dos aminoácidos presentes. 
Conversão a imidato com diciclohexilcarbodiimida (DCC) adiciona bom 
grupo de saída ao grupo carbonílico. 
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
Obs: Método fornece baixos rendimentos 
e tem alta demanda de tempo. 
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
Síntese automatizada de peptídeos 
1969 – Bruce Merrifield – 1984 – Nobel em Química. 
CH2Cl -O
O
H
N
R O
O+
H2
C
O
O
H
N
R O
O
H2
C
O
O
NH2
R
CF3COOH CH2Cl2
O
O
N
H
R
O
-O
DCC
O
O
N
H
R
O
ODCC+
H2
C
O
O
H
N
R
O
O
N
H
R
O
CF3COOH CH2Cl2
H2
C
O
O
H
N
R
NH2
R
O
Grupo amino protegido com Boc 
para não regir com o suporte
Reação SN2 liga 
covalentemente suporte e 
resíduo C-terminal
Proteção do grupo amino 
é removida
Demais aminoácidos com resíduos N-terminais 
protegidos com Boc e grupos carboxílicos ativados com 
DCC são adicionados, um de cada vez. 
O peptídeo é sintetizado do resíduo 
C-terminal para o N-terminal.
Peptídeos
Síntese de 
Peptídeos
Síntese automatizada de peptídeos