Aminoácidos e Peptídeos

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AminoAminoáácidos e Peptcidos e Peptíídeosdeos
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Aminoácidos
Estrutura Geral
Ácido carboxílico com amina primária (-NH2) no carbono α.
Isomeria
Ao carbono α estão ligados 4 grupos substituintes diferentes: grupo carboxila, grupo 
amino, grupo R (ou cadeia lateral) e um átomo de hidrogênio.
� O carbono α é um carbono assimétrico
Com exceção da glicina (R=H) todos os demais aminoácidos são oticamente ativos.
Os estereoisômeros são designados por D e L.
Na natureza os aminoácidos são encontrados na forma L.
Classificação dos aminoácidos
� Polaridade do grupo R
� Grupamento funcional do grupo R
� Essencial
α
R
COO-
H3
+
N C H
Exceção: 
Prolina: amina secundária (-NH-)
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� Quanto à polaridade do grupo R
Grupo R não polar: aqueles onde R é um hidrocarboneto alifático ou aromático.
glicina (Gly ou G) metionina (Met ou M)
alanina (Ala ou A) fenilalanina (Phe ou F)
valina (Val ou V) prolina (Pro ou P)
leucina (Leu ou L) triptofano (Trp ou W)
isoleucina (Ile ou I)
Grupo R polar não carregado: aqueles onde R apresenta grupamento polar não dissociado 
em pH fisiológico (pH = 7,0).
serina (Ser ou S) asparagina (Asn ou N)
treonina (Thr ou T) glutamina (Gln ou Q)
cisteína (Cys ou C) tirosina (Tyr ou Y)
Grupo R carregado positivamente: aqueles onde R apresenta carga positiva em pH 
fisiológico (pH = 7,0).
histidina (His ou H)
lisina (Lys ou K)
arginina (Arg ou R)
Grupo R carregado negativamente: aqueles onde R apresenta carga negativa em pH 
fisiológico (pH = 7,0).
ácido aspártico (Asp ou D)
ácido glutâmico (Glu ou E)
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� Quanto à natureza do grupamento R
Alifático: Gly, Ala, Val, Leu, Ile
Aromático: Phe, Trp, Tyr
Sulfonado: Cys, Met
Básico: Lys, Arg, His
Hidroxilado: Ser, Thr
Dicarboxílico: Asp, Glu
Amida de ácido dicarboxílico: Asn, Glu
Amina secundária: Pro
� Essenciais
São aqueles que não podem ser sintetizados pelo organismo, devendo ser administrados 
pré-formados na dieta.
Cada espécie tem seus aminoácidos essenciais.
� Espécie humana: Arg, Phe, His, Ile, Leu, Lys, Met, Trp, Val
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Estrutura dos Aminoácidos
� Grupo R não polar, alifático ou aromático
H
C
-COO
H3N
+
H
GlicinaGlicina
C
-COO
H3N
+
H
CH3
AlaninaAlanina
-
C
COO
H3N
+
H
CH
CH3 CH3
CH2
LeucinaLeucina IsoleucinaIsoleucina
C
-COO
H3N
+
H
CH3C
H2
H
C
CH3
ValinaValina
3
-
C
COO
H3N
+
H
CH
CH CH 33
ProlinaProlina
CH2CH2
HC
-COO
CH2N
+
H2
C
-COO
H3N
+
H
CH2
FenilalaninaFenilalanina
CH2
CH2
CH3
S
C
-COO
H3N
+
H
MetioninaMetionina
-
C
COO
H3N
+
H
NH
C
CH2
CH
TriptofanoTriptofano
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� Aminoácidos com cadeias laterais apolares
Estes aminoácidos possuem cadeia lateral que não apresenta a capacidade de receber ou 
doar elétrons, de participar de ligações iônicas ou de formar pontes de hidrogênio. 
Entretanto, podem promover interações hidrofóbicas (*).
(*) Associação de grupos não polares, tais como cadeias de hidrocarbonetos, em meio aquoso. 
Em sistemas vivos, estas interações contribuem para a estabilidade das moléculas de proteínas, 
das membranas e de várias outras estruturas subcelulares.
Os valores de pK dos grupos α-carboxila (pK1 ≅ 2,3) e α-amino (pK2 ≅ 9,6) são semelhantes 
para todos os aminoácidos deste grupo.
A cadeia lateral da prolina e o seu grupo α-amino formam um anel, de forma que, este 
aminoácido difere dos demais pelo fato de conter um grupo imino ao invés de um grupo 
amino.
A glicina (cadeia lateral = H) é o único aminoácido que não possui carbono assimétrico.
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� Grupo R polar, não carregado
C
-COO
H3N
+
H
CH2OH
SerinaSerina
C
-COO
H3N
+
H
H
CH 3
C OH
TreoninaTreonina
SH
CH2
C
-COO
H3N
+
H
CisteínaCisteína
C
-COO
H3N
+
H
CH2
C
H2 N O
AsparaginaAsparagina
C
-COO
H3N
+
H
CH2
C
H2 N O
CH2
GlutaminaGlutamina
C
-COO
H3N
+
H
CH2
OH
TirosinaTirosina
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� Aminoácidos com cadeias laterais polares (desprovidos de carga elétrica)
Estes aminoácidos apresentam carga líquida igual à zero em pH neutro, embora as 
cadeias laterais de cisteína e tirosina possam perder um próton em pH alcalino. 
Os aminoácidos serina, treonina e tirosina contêm grupos hidroxila que podem participar 
da formação de pontes de hidrogênio (*). 
(*) Resultam da atração eletrostática entre um átomo eletronegativo (normalmente O ou N) 
e um átomo de hidrogênio ligado covalentemente a um segundo átomo eletronegativo. O 
átomo de hidrogênio, desta forma, é compartilhado entre dois átomos eletronegativo.
As cadeias laterais da asparagina e da glutamina contem, cada uma, um grupo carbonila e 
um grupo amida que podem participar também de pontes de hidrogênio.
A cadeia lateral da cisteína contém um grupamento sulfidrila (-SH).
Nas proteínas os grupos sulfidrilas de duas cisteínas podem se tornar oxidados e formar 
um dímero – cistina – que contém uma ligação denominada ponte dissulfeto (*).
(*) A ponte dissulfeto (-S-S-) é uma ligação covalente formada pelos grupos sulfidrila (-SH) 
de dois resíduos de cisteína para produzir um resíduo de cistina.
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� Grupo R carregado 
positivamente
C
-COO
H3N
+
H
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3+
LisinaLisina
C
-COO
H3N
+
H
C
+
NH2
NH 2
CH2
CH2
CH2
NH
ArgininaArginina
C
-COO
H3N
+
H
NH+
NHC
CH 2
C
C
H
HistidinaHistidina
C
-COO
H3N
+
H
COO-
CH2
Ácido AspárticoÁcido Aspártico
C
-COO
H3N
+
H
CH2
CH2
COO -
Ácido GlutâmicoÁcido Glutâmico
� Grupo R carregado
negativamente
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� Aminoácidos com cadeias laterais básicas
As cadeias laterais dos aminoácidos básicos são aceptoras de prótons. 
Em pH fisiológico, as cadeias laterais da lisina e da arginina se encontram completamente 
ionizadas, com carga positiva. 
Já a histidina é fracamente básica e o aminoácido livre, em geral, não apresenta carga 
elétrica em pH fisiológico. Entretanto quando a histidina se encontra incorporada em 
uma proteína, a sua cadeia lateral pode se apresentar com carga positiva ou neutra, 
dependendo do ambiente iônico fornecido pela cadeia polipeptídica da proteína. 
� Aminoácidos com cadeias laterais ácidas
Os aminoácidos ácido aspártico e ácido glutâmico são doadores de prótons.
Em pH neutro, as cadeias laterais desses aminoácidos se encontram completamente 
ionizadas, contendo um grupo carboxilato carregado negativamente (-COO-). 
Esses aminoácidos são, portanto, denominados aspartato e glutamato, para enfatizar o 
fato de estarem carregados negativamente em pH fisiológico.
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Estrutura e classificação dos aminoácidos
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(a) em soluções muito ácidas os dois grupos se apresentam protonados
(b) em soluções muito alcalinas os dois grupos se apresentam desprotonados
(c) em soluções neutras os aminoácidos se apresentam como um íon dipolar
HCH3
+
N
R
COOH
HCH3
+
N
COO-
R
HCH2N
COO-
R
(a ) (b)(c)
� A conversão entre as formas a, b e c em função do pH do meio pode ser evidenciada 
através da curva de titulação do aminoácido.
Carga elétrica dos aminoácidos varia com o pH
Grupos ionizáveis
forma protonada: -COOH e –NH3+
forma desprotonada: -COO- e –NH2
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Curva de titulação de aminoácido
� Cálculo do
ponto isoelétricopI = pH=
pK1 pK2+
2
2pI = pH=
2,34 + 9,69 = 6,02
� Curva de Titulação da Alanina
Equivalentes de NaOH adicionados
pH
0,5 1,0 1,5 2,0
pI = 6,02 
(forma dipolar isoelétrica)
Etapa 1: 
titulação do
grupo -COOH 
Etapa 2: 
titulação do 
grupo -NH 3
+
pK1 = 2,34
pK2 = 9,69
b
c
d
(a) +NH 3CHRCOOH
3
+ NH CHRCOOH
3
+NH CHRCOO-
(b)
3
+ NH CHRCOO-(c)
3
+NH CHRCOO-
NH2CHRCOO
-
(d)
NH2CHRCOO
-(e)
e
2
4
6
8
10
12
14
a
C
COOH
H3+N H
CH3
Alanina
(em meio ácido)
No ponto isoelétrico não há migração, em meio elétrico, nem para o eletrodo positivo (ânodo), nem 
para o eletrodo negativo (cátodo).
� Ponto isoelétrico é o pH da solução para o qual a carga absoluta do aminoácido é nula.
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� Valores de pK’
dos grupos 
ionizáveis de 
aminoácidos
3,224,259,672,19GluÁcido glutâmico
2,773,659,601,88AspÁcido aspártico
Grupo R carregado negativamente
5,659,132,17GlnGlutamina
5,418,802,02AsnAsparagina
5,749,212,28MetMetionina
5,0710,288,181,96CysCisteína
5,8713,609,622,11ThrTreonina
5,6813,609,152,21SerSerina
Grupo R polar, não carregado
5,899,392,38TrpTriptofano
5,6610,079,112,20TyrTirosina
5,489,131,83PheFenilalanina
Grupo R aromático
6,4810,961,99ProProlina
6,029,682,36IleIsoleucina
5,989,602,36LeuLeucina
5,979,622,32ValValina
6,019,692,34AlaAlanina
5,979,602,34GlyGlicina
Grupo R não polar, alifático
Grupo R carregado positivamente
10,7612,489,042,17ArgArginina
9,7410,538,952,18LysLisina
7,596,09,171,82HisHistidina
pIpK’3
(Grupo R)
pK’2
(-NH3+)
pK’1
(-COOH)
AbreviaçãoAminoácido
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Reações químicas dos aminoácidos
Reações comuns da química orgânica relativa aos grupos -COOH e -NH2
� Grupamento carboxila
• Esterificação por álcoois
Utilizada no isolamento de aminoácidos
• Formação de amidas
Ligação peptídica
H
C
NH2
R COOH + OHR' + H2OCOOR'R
NH2
C
H
2
+ H2O+ NH2R'
H
C
NH
R COOH
H
C
NH2
R CONH R'
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� Grupamento amino
• Resistente à hidrólise
• Pode ser removido por oxidação. Agentes oxidantes: H2O2, KMnO4, etc.
� Grupo R
Reações decorrentes da reatividade do grupo R.
Assim, a cisteína apresenta reações característica do grupamento sulfidrila (SH), 
a tirosina as do grupamento fenólico, etc.
As reações químicas dos aminoácidos são utilizadas para:
� Identificação e análise de aminoácidos
� Identificação e sequenciamento de aminoácidos em proteínas
� Identificação de resíduos específicos necessários para a atividade biológica de
proteínas nativas
� Modificações químicas de resíduos de aminoácidos capazes de alterar a atividade 
biológica da proteína
� Síntese química de peptídeos
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Reações químicas características de aminoácidos
Duas reações são amplamente utilizadas para a detecção, medida e identificação de 
aminoácidos
• Reação da ninidrina
Resulta na desaminação oxidativa de α-aminoácidos produzindo CO2 ; NH3; um aldeído 
com um carbono a menos e a ninidrina reduzida. 
A ninidrina reduzida ou hidridantina reage com o NH3 e com outra molécula de ninidrina 
formando um complexo arroxeado (λ = 570 nm)
Observação
Nos aminoácidos com grupo 
amina secundária, como é o caso 
da prolina, o produto da reação 
é diferente e origina uma cor 
amarela (λ = 440 nm). 
Neste caso não há a liberação 
de NH3, porém, há a produção 
de teores quantitativos de CO2.
ninidrina
O
||
H
C
C
OH
C
||
C
O
||
C
O
||
O
C
C
_
O
N=
C
C
||
COOHR
H
C
NH2
aminoácido
O
CO2 R C+
H
C
O
||
C
OH
OH
C
||
O
+
O
NH3
O
C
OH
OH
C
||
C
O
||
hidridantina
ninidrina
complexo arroxeado
+ 3 H2O + H
+
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• Reação com 1-flúor-2,4-dinitrobenzeno (FDNB)
Em solução levemente alcalina, o FDNB reage com os α-aminoácidos para produzir 
derivado do 2,4-dinitrofenil de cor amarela.
HF
+
NO2
NO2
F
COOHR
NH2
C
H
NO2
NO2
H C
NH
R
COOH
FDNB α - aminoácido
2,4-dinitrofenil-aminoácido
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Ligação peptídica (ou ligação amida)
O polímero formado pelo encadeamento de aminoácidos é constituído por unidades
planares - unidades peptídicas - unidas entre si por uma articulação flexível – o carbono α.
Os oligômeros de aminoácidos são denominados peptídeos
2 resíduos de aminoácidos: dipeptídeo
3 resíduos de aminoácidos: tripeptídeo
4 resíduos de aminoácidos: tetrapeptídeo, etc.
Os carbonos α de dois aminoácidos adjacentes e os átomos dos 
grupamentos que participam da ligação peptídica - a unidade 
peptídica - estão todos em um mesmo plano.O
αC C|| CN
H
α
l igação peptídica
H2O
α
COOH
H
N C
R2
O
||
C
R1
CNH2
H H
α
HH
COOH
H
H N C
R2
+OH
O
||
C
R1
CNH
2 αα
Cadeia polipeptídica ou cadeia peptídica é uma seqüência de mais de dois resíduos de 
aminoácidos.
� A seqüência dos aminoácidos na cadeia peptídica é denominada de estrutura primária.
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a) Os quatro átomos dos 
grupamentos envolvidos na 
ligação peptídica (em vermelho) 
se dispõem em um plano. A 
unidade peptídica está
representada por um retângulo.
b) As unidades peptídicas podem se 
movimentar umas em relação às 
outras. É possível uma rotação 
(indicada pelas setas) em torno 
das ligações com o carbono α. 
c) A cadeia polipeptídica consiste 
em um arranjo flexível de 
unidades planas, as unidades 
peptídicas, conectadas por uma 
articulação, o carbono α. As 
cadeias laterais dos aminoácidos 
estão representadas.
Peptídeo
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� 4 resíduos de aminoácidos: tetrapeptídeo
� Ligação peptídica (ou ligação amida)
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Nomenclatura de peptídeos
As cadeias peptídicas são nomeadas da extremidade amino terminal (ou N-terminal) para 
a extremidade carboxila terminal (ou C-terminal).
O que diferencia um peptídeo de uma proteína?
Muitos autores se baseiam na dimensão da estrutura, em termos do número de resíduos
de aminoácidos. Por exemplo:
n < 80 a 100 aminoácidos ⇒ cadeia peptídica
n > 80 a 100 aminoácidos ⇒ cadeia protéica
Entretanto a distinção entre peptídeo e proteína deve se basear nas respectivas funções 
biológicas.
 • Não há possibilidade de 
ionização do grupamento que 
faz parte da ligação peptídica
 • Os grupos amina e carboxila 
terminais e os grupos 
ionizáveis das cadeias laterais 
(grupos R) são os responsáveis 
pelas propriedades ácido-
básicas dos peptídeos.
C-terminalN-terminal
CH2
||||||
COO
-
H
N
O
||
C
OOO
H
NCC N
HH
NC
CH2
CH2
COO -
CH2
CH2
CH2
NH3
C C C CC
HHH HH
H CH2
OH
H-C OH
CH3
+
NH
3
+
(Glutamil lisil glicil seril treonina)
GLU GLI-SER-THR-L S-Y
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Hidrólise das ligações peptídicas
� Enzimas proteolíticas
• Tripsina - hidrolisa apenas as ligações peptídicas cujo grupo carboxila pertence a um
resíduo de lisina ou arginina.
• Quimotripsina - hidrolisa apenas ligações peptídicas cujo grupo carboxila pertence
a um resíduo de fenilalanina, triptofano ou tirosina.
• Pepsina - hidrolisa apenas as ligações peptídicas cujo grupo amino pertence a um 
resíduo de fenilalanina, triptofano, tirosina. 
• Termolisina - hidrolisa apenas as ligações peptídicas cujo grupo amino pertence a um 
resíduo de leucina, isoleucina ou valina.
� Hidrólise total: por fervura 
com ácido ou base forte ocorre 
a hidrólise de todas as ligações 
peptídicas.
� Hidrólise seletiva:por certas 
enzimas proteolíticas. 
A hidrólise ocorre nas ligações 
peptídicas de aminoácidos 
específicos.
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Exemplo de peptídeo hidrolisado por diferentes proteases
Tyr - Lys - Glu - Met - Leu - Gly - Arg - Ala - Gly
Tripsina (3 fragmentos) Tyr – Lys // Glu - Met - Leu - Gly – Arg // Ala – Gly
Quimotripsina (2 fragmentos) Tyr // Lys - Glu - Met - Leu - Gly - Arg - Ala – Gly
Termolisina (2 fragmentos) Tyr - Lys - Glu – Met // Leu - Gly - Arg - Ala - Gly
� Método químico seletivo
• Brometo de cianogênio - hidrolisa apenas ligações peptídicas cujo grupo carboxila 
pertence a um resíduo de metionina.
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Determinação da seqüência de aminoácidos nos fragmentos de peptídeos
Método de degradação de 
Edman, conduzido em meio 
levemente alcalino, marca e 
remova o resíduo N-terminal 
de peptídeos, deixando 
intactas as outras ligações 
peptídicas. 
Após a remoção e 
identificação, por 
cromatografia, do resíduo 
N-terminal, o novo resíduo 
N-terminal exposto pode ser 
marcado e removido pela 
repetição da mesma reação.
� Reação com fenilisotiocianato (Reagente de Edman)
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Arranjo tridimensional das cadeias polipeptídicas
C = C
H
COOHHOOC
H
Ácido maléico (cis)Ácido fumárico (trans)
HOOC
C = C
H
H COOH
� Centro quiral: ao redor do qual os grupos substituídos estão arranjados em uma 
seqüência determinada (configuração L ou D)
COOH
|
C
|
H - - NH2
CH3
D - alaninaL - alanina
COOH
|
CH3
C
|
- HH2N -
Para passar de uma configuração para a outra é
necessário que ocorra um rompimento de ligação.
� Configuração
Arranjo espacial de uma molécula orgânica que é conferido pela presença de:
� Dupla ligação: ao redor das quais não há liberdade de rotação, o que determina as 
configurações cis-trans.
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� Conformação
Arranjo espacial de grupos substituídos em moléculas orgânicas que podem assumir 
várias posições espaciais, sem o rompimento de ligações devido à liberdade de rotação ao 
redor de ligações simples carbono-carbono.
Exemplo: etano
Forma eclipsadaForma escalonada
C
H
HH
H
H
H
C
C
H
H
H
H
H
H
C
HH
H
C
C
H
H H
H
HH