Aminoácidos e Proteínas

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PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS
CH2N H
COOH
R
R = grupamento (cadeia) lateral
L-α-aminoácidos
Ø
Mais comuns e presentes nas 
proteínas
AMINOÁCIDOS
CH2N H
COOH
R
L-α-aminoácidos
Ø
Mais comuns e presentes nas 
proteínas
Na natureza também são encontrados outros tipos 
de aminoácidos. Por exemplo:
CH NH2
COOH
R D-α-aminoácido
CH2
COOH
CH2H2N β-aminoácido
Aminoácidos com o grupamento R alifático e apolar
Glicina Alanina Prolina Valina
Gli, G (6,0) Ala, A (6,0) Pro, P (6,3) Val, V (6,0)
Ponto
isoelétrico
Símbolos
C
COO-
H
H
+H3N C
COO-
H+H3N
CH3
C
COO-H
+H 2N C
COO-
H+H3N
C
COO-
H+H3N C
COO-
H+H3N
C
COO-
H+H3N
S
Leucina Isoleucina Metionina
Leu (6,0) Ile (6,1) Met (5,8)
PONTO 
ISOELÉTRICO
Aminoácidos com o grupamento R aromático
Fenilalanina Triptofano
Fen, F Tri, W 
pI = 5,5 pI = 5,9
C
COO-
H+H3N
C
COO-
H+H3N
NH
Aminoácidos com o grupamento R polar
Serina Treonina Asparagina Glutamina
Ser Ter Asn Gln
S T N Q
pI = 5,7 pI = 6,5 pI = 5,4 pI = 5,7 
C
COO-
H+H3N
HO
C
COO-
H+H3N
HO
C
COO-
H+H3N C
COO-
H+H3N
O
H2N
C
COO-
H+H3N
NH2
O
Aminoácidos ácidos – grupamento R com carga negativa
C
COO-
H+H3N
O
HO
C
COO-
H+H3N
O
-O
+ H+
C
COO-
H+H3N
O
OH
C
COO-
H+H3N
O
O-
H++ 
Ácido Glutâmico
(Glutamato)
Glu, E
pI = 3,2
pK da ionização da carboxila do grupo R 
COOH Æ COO- + H+
Ácido Aspártico
(Aspartato)
Asp, D
pI = 3,0
Lisina Arginina Histidina
Lis, K Arg, R His, H 
pI = 9,8 pI = 10,8 pI=7,6
Aminoácidos básicos – grupamento R com carga positiva
C
COO-
H+H3N
NH3
+
C
COO-
H+H3N
HN
NH2
+
H2N
C
COO-
H+H3N
N
NH
Arginina
Ionização dos grupamentos laterais
Lisina
Aminoácidos básicos – grupamento R com carga positiva
Ionização dos grupamentos laterais
Aminoácidos básicos – grupamento R com carga positiva
Histidina
Outros aminoácidos com grupamento R ionizável
Tirosina Cisteína
Tir, Y Cis, C
pI = 5,7 pI = 5,0
C
COO-
H+H3N
OH
C
COO-
H+H3N
HS
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS
Não são sintetizados pelo organismo. 
São adquiridos de fontes externas (alimentação).
Para o homem, são essenciais: Valina, Leucina, Isoleucina, Fenilalanina, 
Triptofano,Treonina, Metionina e Lisina. 
ELETROFORESE
migração de espécies com cargas quando submetidas
a uma diferença de potencial elétrico 
Catodo Anodo
Pólo (-) Pólo (+)
- +
X+
Aminoácido: carga positiva, neutra ou negativa
A carga depende do pH
Y-
ELETROFORESE
ELETROFORESE
lisina alanina ácido aspártico
pI = 9,8 pI = 6,0 pI = 3,0
pI > pH pI = pH pI < pH
aminoácido (+) aminoácido neutro aminoácido (-)
pH = 6
ELETROFORESE
Fatores que afetam a velocidade (v) de migração:
- intensidade da diferença de potencial aplicada ↑ ddp ↑ v
- carga total da molécula ↑ carga ↑ v
- tamanho da macromolécula ↑ tamanho ↓ v
PEPTÍDIOS
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
ligação
peptídica
PEPTÍDIO
Resíduo N-terminal Resíduo C-terminal
OLIGOPEPTÍDIOS
2 a 10 resíduos de aminoácidos. Exemplos: dipeptídio (2 
aminoácidos), tripeptídio (3 aminoácidos), tetrapeptídio (4
aminoácidos), etc ....
DIPEPTÍDIOS
C
H
H2N
CH2
C
O
N
H
C
H
C
O
OH
CH2
SH
DIPEPTÍDIOS
C
H
H2N
CH2
C
O
N
H
C
H
C
O
OH
CH2
SH
FENILALANINA
CISTEÍNA
FENILALANILCISTEíNA
Fen.Cis
Resíduo N-terminal Resíduo C-terminal
TRIPEPTÍDIOS
TRIPEPTÍDIOS
Aspartato
Asp
Glicina
Gli
Serina
Ser
Aspartilglicilserina
Asp.Gli.Ser
POLIPEPTÍDIOS
Mais de 10 resíduos de aminoácidos
PROTEÍNAS – Polipepítidos (mais de 100 resíduos de aminoácidos) com função 
biológica
Principais funções biológicas das PROTEÍNAS:
Î Catálise de reações químicas (ENZIMAS)
Î Regulação do metabolismo (HORMÔNIOS)
Î Movimento (FIBRAS MUSCULARES) 
Î Estrutura e revestimento externo (PELE, CABELO, UNHA, CASCO e CHIFRE)
Î Transporte de substâncias (HEMOGLOBINA)
Î Proteção contra doenças (ANTICORPOS)
PROTEÍNAS
Proteína Massa Número de resíduos Número de 
(homem) Molecular de aminoácidos cadeias peptídicas
Citocromo C 13.000 104 1
Hemoglobina 64.500 574 4
Albumina 68.500 609 1
Conectina 2.993.000 26.926 1
(fibra muscular)
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DAS 
PROTEÍNAS
ESTRUTURA PRIMÁRIA
Estrutura formada pelas ligações peptídicas (ligações covalentes)entre os aminoácidos
ESTRUTURA PRIMÁRIA
Ligação peptídica apresenta um arranjo geométrico com seis átomos coplanares
Ressonância Ö ligação C-N (amida) com acentuado caráter de ligação dupla (40%)
Rigidez Ö Dificulta a rotação dos grupos ao redor desta ligação
C C
C C..
ESTRUTURA PRIMÁRIA
ESTRUTURA PRIMÁRIA
ESTRUTURA PRIMÁRIA
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Ligações de hidrogênio entre aminoácidos
- O da carbonila de uma ligação peptídica
&
- N da amida de uma ligação peptídica 4 
aminoácidos adiante na cadeia
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Conformação 
espiralada 
Ø
α-hélice
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Conformação espiralada do tipo α-hélice
Interação entre duas cadeias peptídicas do tipo α-hélice
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Conformação laminar Ö β-pregueada
Ligações de hidrogênio entre O da carbonila de uma ligação peptídica de 
um trecho da cadeia e o N da amida de uma ligação peptídica de outro 
trecho da cadeia
O
H
N
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Conformação laminar
folha β-pregueada
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Grupamentos R se projetam para cima e para baixo do 
plano da folha β-pregueada
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Paralelo AntiparaleloO N
H
N → C
N → C
N → C
N → C
C → N
N → C
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Proteínas Fibrosas
α-hélice:
Miosina (músculos)
Queratina (cabelo, lã, unha,...)
β-pregueada: 
Seda
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
OUTROS TIPOS DE INTERAÇÕES
Interações entre os grupamentos laterais (R) dos resíduos de aminoácidos:
Hidrofóbicas – cadeias laterais apolares
Iônicas – cadeias laterais com cargas
Polares (dipolo-dipolo) – cadeias laterais polares
Ligações de hidrogênio – cadeias laterais polares
Ligação dissulfeto – Grupamento –SH da cisteína
LIGAÇÃO DISSULFETOcisteína
cistina
LIGAÇÃO DISSULFETO
LIGAÇÃO DISSULFETO
ESTRUTURA TERCIÁRIA
α-hélice
β-pregueada antiparalela
Volta ou alça
ou cotovelo
Enovelamento das cadeias peptídicas
Regiões com estrutura
regular (α-hélice e folha 
β-pregueada) e regiões 
sem estrutura definida
ESTRUTURA TERCIÁRIA
ESTRUTURA TERCIÁRIA
C-Terminal
N-terminal
ESTRUTURA TERCIÁRIA
Grupos polares (hidrofílicos) 
voltados para o exterior 
(contato com o meio aquoso)
Grupos apolares (hidrofóbicos) 
voltados para o interior
PROTEÍNA CONJUGADA
Mioglobina
Estruturas do tipo α-hélice
Grupo heme – grupo não-protéico (grupo prostético)
Átomo de ferro (roxo)
Distribuição de aminoácidos: amarelo: hidrofóbicos
azul: com carga 
branco: outros
GRUPO HEME
Ligação coordenada do Fe2+ com o grupo imidazolina da histidina 
na cadeia polipetídica e com o O2
PROTEÍNAS CONJUGADAS
LIPOPROTEÍNAS Ögrupo prostético = lipídio
GLICOPROTEINAS Ö grupo prostético = glicídio
METALOPROTEÍNAS Ögrupo prostético = metal
METALOPORFIRINOPROTEÍNAS Ögrupo prostético = metal + porfirina
Exemplo: grupo Heme
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Hemoglobina (4 subunidades)
Agregados com mais de uma cadeia polipeptídica
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Insulina (4 subunidades)
Níveis de Organização
Primário Secundário Terciário Quaternário
Níveis de Organização
Primário Secundário Terciário Quaternário
DESNATURAÇÃO
Perda total ou parcial das estruturas secundária, terciária e quaternária
O agente desnaturante age nas interações que mantém estas estruturas
Agentes desnaturantes: calor, ácidos, bases, detergentes, sais, etc...
DESNATURAÇÃO
DESNATURAÇÃO REVERSÍVEL
DESNATURAÇÃO
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
Tipos de suporte:
Papel: a solução forma uma película líquida sobre o papel
- baixa resistência à difusão da molécula no suporte
- o tamanho da molécula pouco afeta a velocidade
Gel polimérico: a solução fica retida nos poros do polímero 
-maior resistência à difusão da molécula no suporte 
- favorece a separação em função do tamanho (massa molecular)
Fatores que afetam a velocidade (v) de migração:
- intensidade da diferença de potencial aplicada ↑ ddp ↑ v
- carga total da molécula ↑ carga ↑ v
- tamanho da macromolécula ↑ tamanho ↓ v
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
Agente desnaturante: Dodecil-sulfato de sódio (SDS)
O S
O
O
O
 - Na
+
1ª etapa: desnaturação da proteína
Grupos com carga
Grupos 
hidrohóbicos
SDS
Proteína
Proteína desnaturada
com carga negativa 
ação do ânion dodecil-sulfato
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
2ª etapa: difusão da proteína desnaturada em gel de poliacrilamida
Proteína desnaturada e com carga negativa difunde sob ação do campo elétrico
Gel polimérico: poliacrilamida
Os canais no gel dificultam a difusão da proteína
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
Visualização das proteínas: Corantes
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
padrão
amostras
Amostras:
2 = mistura a, b e c
3 = proteína a
4 = proteína b
5 = proteína c
SEPARAÇÃO DE PROTEÍNAS POR ELETROFORESE
DETERMINAÇÃO DO PESO MOLECULAR POR ELETROFORESE
d
D
ENZIMAS
• Catalisador biológico (proteína)
• Reação ocorre em condições brandas
• Especificidade de substrato (seletividade)
Catálise enzimática
∆G = ∆H – T.∆S
Processo espontâneo ∆G < 0
∆S > 0 
Processo endotérmico ∆H > 0
Processo exotérmico ∆H < 0
H2O2 Æ H2O + ½ O2
ENZIMAS
Classificação quanto ao tipo de reação:
• Oxirredutases: Catalisam reações de oxirredução
• Transferases: Catalisam a transferência de grupos entre moléculas
• Hidrolases: Catalisam reações de hidrólise
• Liases: Catalisam a adição de grupos a ligações duplas e vice-versa
• Isomerases: Catalisam reações de isomerização
• Ligases (sintetases): Catalisam a ligação entre duas moléculas
ENZIMAS
β-MALTOSE β-D-GLICOPIRANOSE
+ H2O 2
MALTASE
Uma forma de nomenclatura: NOME DO SUBSTRATO + TERMINAÇÃO ASE
Substrato = Maltose
Enzima = Maltase Ö HIDROLASE
ENZIMAS
SACAROSE α-D-GLICOPIRANOSE + β-D-FRUTOFURANOSE
+ H2O
SACARASE
OU
INVERTASE
+
Substrato = Sacarose
Enzima = Sacarase Ö HIDROLASE
ENZIMAS
SACAROSE α-D-GLICOPIRANOSE + β-D-FRUTOFURANOSE
+ H2O
SACARASE
OU
INVERTASE
+
+ 66,5° + 52,7° -92,4º = - 39,7º+
Açúcar invertido
ENZIMAS
D-GLICOSE D-FRUTOSE
C6H12O6 C6H12O6
GLICOSE ISOMERASE
Substrato = Glicose
Enzima = Glicose Isomerase Ö ISOMERASE
Poder adoçante: sacarose = 1,0 glicose = 0,5 frutose 1,3
Modelo Chave-fechadura
SÍTIO ATIVO: REGIÃO DA ENZIMA EM QUE OCORRE A LIGAÇÃO COM O SUBSTRATO
Substrato
Complexo Enzima-Substrato
Enzima
Sítio 
Ativo
Lactato desidrogenase
LactatoÆ Piruvato
COENZIMA
Coenzima: Molécula orgânica não-protéica que participa do mecanismo da catalise 
enzimática. 
Cofator: Espécie inorgânica não-protéica que participa do mecanismo da catalise 
enzimática. Exemplo: metais
Mg2+ Ö cofator
2-PGA (substrato)
Enzima (enolase)
Modelo de encaixe induzido
A aproximação do substrato induz alterações na conformação tridimensional da enzima
Mudança de conformação da lactoferrina
induzida pela presença de ferro