Estudo de Aminoácidos e Proteínas

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Apresentação do bloco I 2018-2 
Aula Mini Teste Estudo Dirigido 
07/08 Água e pH - Água e pH I 
09/08 Aminoácidos e peptídeos - Água e pH II 
14/08 Estrutura de proteínas Água e pH - 
16/08 Separação e purificação - Aminoácidos 
21/08 Função de proteínas I Aminoácidos - 
23/08 Enzimas I - Ligantes de proteínas 
28/08 Enzimas II Estrutura e preparação - 
30/08 Enzimas III - Enzimas I II III 
04/07 Função de proteínas II Enzimas I II e III - 
06/07 Aminoácidos, proteínas, 
enzimas, células e a vida 
- Função de 
proteínas 
11/07 REVISÃO GERAL 
13/07 PROVA 
 AULA 2 
 
Aminoácidos e Peptídeos 
Bioquímica N – 2018.2 
Prof. Isabela Ramos 
Tópicos abordados 
• Características Gerais, Estrutura e Função 
 • Estrutura geral 
 • Classificação dos aminoácidos 
 • Ionização dos grupamentos 
• Química Ácidos-Base dos aminoácidos 
 • Carga líquida 
 • Curva de titulação 
 • Conceitos pKs e pI 
• Ligações entre aminoácidos 
 • Ligações peptídicas 
 • Formação de proteínas 
O que são aminoácidos? 
 
 
Todo mundo acertou no Enem... 
 
São as unidades constituintes das 
proteínas 
Aminoácidos 
O código genético 
DNA – RNA - PROTEÍNA 
Síntese de proteínas 
Características Gerais 
Unidade constituinte das 
proteínas, e proteínas são 
tudo!! 
Características Gerais 
O que podem dizer a respeito da estrutura? 
Hmm...Grupamentos 
polares. Diferença de 
eletronegatividade, cargas... 
Ignorando o radical (R), um aminoácido é uma molécula 
hidrofílica ou hidrofóbica? 
Características Gerais 
Grupamento Carboxílico (COOH) 
 
• Apresenta as característica ácidas do 
aminoácido 
• Possui pK na faixa ácida. 
Em pH inferior ao pK, está 
predominantemente na forma 
protonada. 
[H+] 
[H+] 
Previously on ionização de 
ácidos fracos 
Adicionando um ácido fraco a água 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
OH- 
↑[H+] 
↓pH 
OH- 
OH- H2O 
AcH 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
OH- 
OH- 
OH- 
H2O 
AcH 
H2O 
 + Ac- 
H2O H+ + OH- 
a
mas lembrando que s grau de inização da água é quese inútil
1
,
8x sose
&
I
↑
J. Essa
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I
ON-
Titulando um ácido fraco 
H+ 
H+ 
H+ 
OH- 
OH- H2O 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
H+ 
OH- 
OH- 
OH- H2O 
AcH 
Água pura pH 7 Solução em pH 1 
X 
O grupamento carboxílico do 
aminoácido se 
comporta como um ácido! 
Grupamento Carboxílico (COOH) 
 
• Apresenta as característica ácidas do 
aminoácido 
• Possui pK na faixa ácida. 
Em pH inferior ao pK, está 
predominantemente na forma 
protonada. 
Grupamento Amina (NH2) 
 
• Confere a parte básica do aminoácido. 
• Normalmente composto de amina 
primária. 
• Possui pK na faixa básica. 
Em pH inferior ao pK, está 
predominantemente na forma 
protonada (NH3+). 
 
Características Gerais 
Carbono Quiral (alfa) 
 
• É o carbono central, que está ligado ao 
grupamento carboxílico e amina 
primária, além do H e do grupamento R. 
• Confere as particularidades óticas dos 
aminoácidos (L e D) 
Características Gerais 
Devido ao carbono assimétrico, os aminoácidos (exceto Glicina) formam 2 
esterioisômeros, os Levorrotatórios (levógiros) e os Dextrorrotatórios 
(dextrógiros). 
Enantiômeros 
R R 
Enântiomeros são a imagem especular um do outro, mas 
não são sobreponíveis. 
Enantiômeros 
Atividade Ótica 
• Os levógiros (L ) desviam a luz para esquerda, ao passo que os dextrógiros 
(D) desviam para a direita. 
• Está característica é fundamental já que, embora os enantiómeros tenham o 
mesmo PM, PI, etc, eles interagem com sistemas de maneira diferente. 
R R 
Enantiômeros podem ter capacidades 
de interações diferentes 
Talidomida 
Levógira 
Talidomida 
Destrógira 
Talidomida-D x Talidomida-L 
Aminoácidos em proteínas 
são L-Aminoácidos 
Os resíduos de aminoácidos das proteínas são exclusivamente L-isômeros; 
Exceto em poucos peptídeos da parede celular de algumas bactérias 
 
Aminoácidos destrógiros não podem ser incorporados a proteínas pelo 
ribossomo! 
Grupamento R 
 
• É o que diferencia, classifica e torna 
cada aminoácido com característica 
única. 
• Pode possuir características ácidas, 
básicas, anfipáticas, hidrofóbicas, 
hidrofílicas, etc. 
Características Gerais 
Os 20 aminoácidos 
Os 20 aminoácidos, 
códigos de 3 letras e uma letra 
Fluxo da informação gênica – O DNA 
3 bilhões de pares 
de bases! 
DNA? 
Código Genético 
DNA → Sequência de aminoácidos das proteínas 
Código Genético é conservado 
Proteínas são tudo! 
Os 20 aminoácidos! 
Classificação dos Aminoácidos 
1.  Apolares; 
2.  Polares não carregados; 
3.  Polares carregados positivamente; 
4.  Polares carregados negativamente; 
Classificação dos Aminoácidos 
APOLARES ALIFÁTICOS 
• Os grupos R nessa classe são hidrofóbicos; 
• As cadeias laterais tendem a se agrupar no interior das proteínas; 
- interações hidrofóbicas. 
Prolina, grupo imino mantem 
conformação rígida 
Classificação dos Aminoácidos 
APOLARES AROMÁTICOS 
• Os grupos R nessa classe são relativamente hidrofóbicos; 
 
• Podem participar das interação hidrofóbicas 
Abs 
280nm!!! 
Classificação dos Aminoácidos 
POLARES NÃO CARREGADOS 
• Mais solúveis em água que os anteriores. 
• Contém grupos funcionais que formam pontes de hidrogênio. 
Pontes de Hidrogênio 
Valores de eletronegatividade (Linus Pauling) 
Classificação dos Aminoácidos 
Polares, cargas/ 
diferença de 
eletronegatividade! 
Classificação dos Aminoácidos 
POLARES CARREGADOS POSITIVAMENTE (+) 
• São bastante hidrofílicos (solúveis em água) 
• Apresentam carga líquida positiva em pH neutro 
Lisina: grupo amino; 
Arginina: grupo guanidino; 
Histidina: grupo imidazol; 
+ 
Classificação dos Aminoácidos 
POLARES CARREGADOS NEGATIVAMENTE(-) 
• São bastante hidrofílicos (solúveis em água) 
• Apresentam carga líquida negativa em pH neutro 
[H+] 
[H+] 
Previously on ácidos fracos... 
Classificação dos Aminoácidos 
OUTRAS CLASSIFICAÇÕES 
• Os aminoácidos podem ser classificados também de acordo com o 
destino metabólico nos seres vivos: 
 - Cetogênicos: Dão origem a Acetil-CoA para Ciclo de Krebs 
 - Glicogênicos: Dão origem intermediários da via Glicolítica 
• De acordo com a sua produção: 
 - Essenciais: Os que NÃO produzimos e necessitamos da dieta 
 - Não-essenciais: Os que conseguimos sintetizar 
 
Classificação dos Aminoácidos 
OUTRAS CLASSIFICAÇÕES 
Nomenclatura em Aminoácidos 
Outros aminoácidos 
Elastina, Protrombina, colágeno, miosina, entre outras. 
Ionização dos Grupamentos 
Os aminoácidos são suscetíveis a ionização dos grupos funcionais 
presentes em sua estrutura. 
Esta característica está diretamente relacionada à diversos 
fenômenos biológicos envolvidos com a estrutura de proteínas. 
pH 
H+ 
Química Ácido-Base dos 
Aminoácidos 
Previously on ionização 
de ácidos fracos... 
• Para entender as características ácido-base dos aminoácidos, é 
preciso antes reforçar os conceitos de pK e pH: 
• pH -> Valor que representa diretamente a concentração de prótons H+ 
num determinado meio. 
• pK -> Valor de pH onde os grupamentos estão 50% em sua forma 
ionizada e 50% em sua força associada. 
Aminoácidos - Química Ácido-Base 
FORMAS PROTONADAS E DESPROTONADAS DOS GRUPAMENTOS 
PROTONADA DESPROTONADA 
- 
A carbolina, quando protonada, possui o próton de H associado ao Oxigênio. 
Ao passo que o pH supera o valor do pK, as moléculas vão perdendo prótons 
de H, tornando a carga líquida da carbonila negativa. 
COOH COO- 
pK na faixa 
Ácida 
Aminoácidos - Química Ácido-Base 
FORMAS PROTONADAS E DESPROTONADAS DOS GRUPAMENTOS 
NH3+ NH2 
PROTONADA DESPROTONADA 
A amina, quando protonada, possui o próton de H atraído pela alta 
eletronegatividade do N. Ao passo que o pH supera o valor do pK, a ligação 
torna-se mais fraca e a amina desprotona, ficando com carga líquida ZERO. 
pK na faixa 
BásicaAminoácidos - Química Ácido-Base 
Um aminoácido tem os dois tipos de grupamento. 
QUAL É A DIFERENÇA FUNDAMENTAL ENTRE A 
IONIZAÇÃO DOS 2 GRUPAMENTOS? 
Ionização Aminoácidos 
Ponto Isoelétrico 
• É o ponto de pH onde a Carga Líquida do aminoácido é igual a ZERO. 
• Também é chamado de forma �Switterion� 
É calculado através da média aritmética dos valores de 
pK onde a carga líquida é +0,5 e -0,5 
IMPORTANTE: O valor de pI nem sempre é 
equivalente a média entre pK1 e pK2 
Química Ácido-Base 
EXEMPLO: GLICINA 
pK1 = 2,34 pK2 = 9,60 
+1 +0,5 ZERO -0,5 -1 
• pH Carga entre +0,5 e +1,0 
• pH = pK1 -> Carga exatamete +0,5 
• pH = pK2 -> Carga exatamente -0,5 
• pH > pK2 -> Carga entre -0,5 e -1,0 
Em qual pH a carga líquida é ZERO??? 
pKA = 2,34 pKB = 9,60 
+1 +0,5 ZERO -0,5 -1 
• pH Carga entre +0,5 e +1,0 
• pH = pKA -> Carga exatamete +0,5 
• pH = pKB -> Carga exatamente -0,5 
• pH > pKB -> Carga entre -0,5 e -1,0 
PONTO ISOELÉTRICO = (2,34 + 9,60) / 2 = 5,97 
Ponto Isoelétrico 
EXEMPLO: GLICINA 
Ponto Isoelétrico 
1 2 3 4 5 6 7 8 
pK 4,74 Protonado Desprotonado 
Química Ácido-Base 
GRUPAMENTOS IONIZÁVEIS: 
MOLÉCULAS PODEM TER VÁRIOS 
GRUPAMENTOS IONIZÁVEIS...COM CARGAS 
DIFERENTES EM pHs DIFERENTES 
PONTO ISOÉLETRICO SE REFERE A MOLÉCULA. ACONTECE 
QUANDO A CARGA LÍQUIDA (SOMA DAS CARGAS DOS 
GRUPAMENTOS IONIZÁVEIS) É ZERO! 
Ponto Isoelétrico 
H+ 
H+ 
[H+] 
[H+] 
O grupamento ácido dos AAs se 
comporta como qualquer outro 
ácido... 
Química Ácido-Base 
E SE O GRUPAMENTO �R� DO AMINOÁCIDO 
TAMBÉM TEM UM GRUPO IONIZÁVEL? 
Química Ácido-Base 
Química Ácido-Base 
EXEMPLO: LISINA (pK1 = 2,18; pK2 = 8,95; pKr = 10,53) 
pK1 pK2 pKr 
+2 +1 0 -1 
QUAL É O PONTO ISOELÉTRICO (PI)??? 
+1,5 +0,5 -0,5 
Química Ácido-Base 
EXEMPLO: LISINA (pK1 = 2,18; pK2 = 8,95; pKr = 10,53) 
pK1 pK2 pKr 
+2 +1 0 -1 +1,5 +0,5 -0,5 
A média entre pK2 e pKr -> 9,74 
Química Ácido-Base 
ISSO SEMPRE CAI NA PROVA E MINITESTES! 
 
SEMPRE! 
Testando: 
LISINA (pK1 = 2,18; pK2 = 8,95; pKr = 10,53) 
Em pH 11.0, qual é a carga líquida da Lisina? 
pK1 pK2 pKr 
+2 +1 0 -1 +1,5 +0,5 -0,5 
pH 2,18 pH 8.95 pH 10,53 
Testando: 
LISINA (pK1 = 2,18; pK2 = 8,95; pKr = 10,53) 
pK1 pK2 pKr 
+2 +1 0 -1 +1,5 +0,5 -0,5 
Em pH 11.0, qual é a carga líquida da Lisina? 
pH 2,18 pH 8.95 pH 10,53 
Resposta: -1. Pq em pH 11 os tres grupamentos 
ionizáveis da lisina já se dissociaram! 
E em pH 1.0? 
E em pH fisiológico (7.4)? 
Características Gerais 
Valor (+) -> Hidrofóbico; Valor (-) -> Hidrofílico 
pKs são diferentes porque grupos 
ionizáveis são influenciados por 
 grupamento vizinhos 
Mas por que que isso é importante?? 
Porque em pHs diferentes os grupamentos 
ionizáveis podem assumir cargas diferentes! 
Quando assumem cargas diferentes, podem 
passar a fazer ou deixar de fazer interações, 
e isso impacta diretamente a estrutura das 
proteínas. 
E porque a estrutura das proteínas é 
importante?? 
Próximas aulas! 
Ligações entre aminoácidos 
A ligação entre aminoácidos é chamada de �LIGAÇÃO PEPTÍDICA� 
É uma ligação covalente entre o grupamento AMINA de um aminoácido e o 
grupamento ÁCIDO de outro aminoácido. 
Trata-se de uma ligação extremamente estável, com meia-vida de 7 anos. 
A cada ligação peptídica formada, uma molécula de H2O é liberada. 
Ligação Peptídica 
Reação de 
condensação 
Peptidil transferases 
Hidrólise 
Peptidases 
Ligações entre aminoácidos 
PENTAPEPTÍDIO – 5 AMINOÁCIDOS UNIDOS POR 4 LIGAÇÕES PEPTÍDICAS 
O número de ligações peptídicas é igual ao número de aminoácidos - 1 
Gly 
Leu 
Ala 
Tyr 
Ser 
Ligações entre aminoácidos 
Próxima aula: 
 
Estrutura de Proteínas 
 
Miniteste: Água e pH