Aminoácidos e Proteínas

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AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS: 
 
1. INTRODUÇÃO: 
 
As proteínas exercem papéis cruciais em todos os processos biológicos, funções: 
 
1. catálise enzimática →→→→ quase todas reações químicas em sistemas biológicos são catalisadas 
por macromoléculas específicas – as enzimas (com enorme poder catalítico → aumentam a 
velocidade das reações de pelo menos 1 milhão de vezes). 
2. transporte e armazenamento →→→→ muitas moléculas são transportadas por proteínas 
específicas: 
 hemoglobina transporta oxigênio nas hemácias; 
 mioglobina transporta oxigênio nos músculos. 
3. movimento coordenado →→→→ proteínas são principal componente do músculo → contração 
muscular acontece pelo movimento deslizante de 2 tipos de filamentos proteicos. 
4. sustentação mecânica →→→→ alta força de tensão da pele e do osso é devida à presença do 
colágeno, uma proteína fibrosa. 
5. proteção imunitária →→→→ anticorpos são proteínas altamente específicas que reconhecem e se 
combinam com substâncias estranhas como vírus, bactérias e células de outros organismos → 
distinguem o próprio do não próprio. 
6. geração e transmissão de impulsos nervosos →→→→ resposta das células nervosas a estímulos 
específicos é feita através de proteínas receptoras. 
7. controle do crescimento e diferenciação →→→→ são os fatores proteicos do crescimento. 
Atividades de diferentes células em organismos multicelulares são coordenadas por hormônios 
→ insulina e hormônio estimulantes da tireóide são proteínas. 
 
2. CONSTRUÇÃO DAS PROTEÍNAS →→→→ A PARTIR DE 20 AMINOÁCIDOS: 
 
 
 
 
FÓRMULA GERAL →→→→ R - CH (NH3+) – COO- onde R é um radical orgânico. No aminoácido glicina o radical 
é o elemento H. 
O carbono ligado ao radical R é denominado carbono 2 ou α. 
OCORRÊNCIA →→→→ Uma cadeia formada por dois alfa aminoácidos é um dipeptídeo, até 70 alfa-aminoácidos 
um polipeptídeo. 
PROPRIEDADES →→→→ 
Organolépticas: Incolores. A maioria de sabor adocicado. 
 
 
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Físicas: Sólidas com solubilidade variável em água. Apresentam atividade óptica por apresentarem carbono 
assimétrico, em geral, na forma levógira. A glicina é solúvel em água e não apresenta atividade óptica. 
Químicas: O grupo carboxílico (-COOH) na molécula confere ao aminoácido uma característica ácida e o 
grupo amino (-NH2) uma característica básica. Por isso, os aminoácidos apresentam um caráter anfótero, 
ou seja, reagem tanto com ácidos como com bases formando sais orgânicos. 
ISOMERIA →→→→ Todos os aminoácidos (salvo glicina) possuem um átomo de carbono assimétrico (no mínimo) 
ou quiral → aquele ligado a quatro grupos diferentes: -NH3+, -COO-, -H e –R → têm atividade ótica. Na 
glicina, este carbono não é assimétrico porque o grupo R é constituído por -H. 
A configuração do carbono assimétrico dos aminoácidos de ocorrência natural é igual à configuração deste 
carbono no L-gliceraldeído. Certos aminoácidos, presentes em antibióticos e nos componentes da parede 
de algumas bactérias aparecem com a configuração relacionada ao D-gliceraldeído → Em geral, os 
aminoácidos naturais são representados como a série de L e os aminoácidos antinaturais como a série de 
D. 
Todas as proteínas encontradas nos seres vivos são formadas por L-aminoácidos. 
Os prefixos L e D são usados para os aminoácidos da mesma maneira que eles são para os açúcares. 
 
 
 
 
 
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IONIZAÇÃO →→→→ 
 
 NH2 
H – C – COOH forma não ionizada de 1 AA 
 R 
 NH3+ 
H – C – COO- forma em ionte dipolar de 1 AA 
 R 
 
Em solução em pH neutro, os AA são predominantemente IONTES DIPOLARES em vez de moléculas não 
ionizadas. Na forma dipolar: 
 - amina protonada → - NH3+ 
 - carboxila dissociada → -COO- 
O estado de ionização do AA varia com o pH: em solução ácida →→→→ carboxila sem ionização (-COOH) e 
amina ionizada (-NH3+). Em solução alcalina →→→→ carboxila ionizada (-COO-) e amina não (-NH2). Em 
solução essas duas formas estão em equilíbrio protônico. 
Assim, dependendo do meio, os aminoácidos podem atuar como ácidos (protonado, podendo doar 
prótons), neutros (a forma protonada e a forma receptora de prótons em equilíbrio) e base (base conjugada 
do ácido correspondente, ou seja, perdeu prótons, e agora é receptora deles). 
 
 
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3. TIPOS DE AMINOÁCIDOS: 
20 tipos diferentes de cadeias laterais, variando em tamanho, forma, carga, capacidade de formação de 
pontes de hidrogênio e reatividade química são encontradas nos aminoácidos. 
Aminoácidos naturais (não-essenciais) →→→→ São aqueles que podem ser produzidos pelo corpo humano. 
São eles: Glicina, Alanina, Serina, Cisteína, Tirosina, Ácido aspártico, Ácido glutâmico, Histidina, 
Asparagina, Glutamina e Prolina. 
Aminoácidos essenciais →→→→ são aqueles que não podem ser produzidos pelo corpo humano. Dessa forma, 
somente podemos adquiri-los pela ingestão de alimentos, vegetais ou animais. São eles: Fenilalanina, 
Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Treonina, Triptofano e Valina. 
4. CLASSIFICAÇÃO: 
Dependendo do radical R os aminoácidos podem ser classificados em: 
Aminoácidos apolares (não polares): Apresentam radicais de hidrocarbonetos apolares, exceto a glicina. 
São radicais hidrófobos. 
 
Aminoácidos aromáticos: 
 
 
 
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Aminoácidos polares neutros: Apresentam radicais que tendem a formar pontes de hidrogênio. 
 
Aminoácidos ácidos: Apresentam radicais c/ grupo carboxílico → quase sempre têm cargas negativas no 
pH fisiológico → São hidrófilos. 
Ácido aspártico: aspartato. 
Ácido glutâmico: glutamato. 
 
 
 
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Aminoácidos básicos: Apresentam radicais com grupo amino → têm cadeias laterais muito polares → São 
hidrófilos. 
 
5. SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA: 
Na nomenclatura dos aminoácidos, a numeração dos carbonos da cadeia principal é iniciada a partir do 
carbono da carboxila. 
Os aminoácidos são designados por abreviações com 3 letras ou símbolo com 1 letra para facilitar a 
comunicação. 
Nome Símbolo Abreviação Nomenclatura 
Glicina Gli G Ácido 2-aminoacético ou Ácido 2-amino-etanóico 
Alanina Ala A Ácido 2-aminopropiônico ou Ácido 2-amino-propanóico 
Leucina Leu L Ácido 2-aminoisocapróico ou Ácido 2-amino-4-metil-pentanóico 
Valina Val V Ácido 2-aminovalérico ou Ácido 2-amino-3-metil-butanóico 
Isoleucina Ile I Ácido 2-amino-3-metil-n-valérico ou ácido 2-amino-3-metil-pentanóico 
Prolina Pro P Ácido pirrolidino-2-carboxílíco 
Fenilalanina Fen F Ácido 2-amino-3-fenil-propiônico ou Ácido 2-amino-3-fenil-propanóico 
Serina Ser S Ácido 2-amino-3-hidroxi-propiônico ou Ácido 2-amino-3-hidroxi-propanóico 
Treonina Tre T Ácido 2-amino-3-hidroxi-n-butírico 
Cisteina Cis C Ácido 2-bis-(2-amino-propiônico)-3-dissulfeto ou Ácido 3-tiol-2-amino-propanóico 
Tirosina Tir Y Ácido 2-amino-3-(p-hidroxifenil)propiônico ou paraidroxifenilalanina 
Asparagina Asn N Ácido 2-aminossuccionâmico 
Glutamina Gln Q Ácido 2-aminoglutarâmico 
Aspartato ou Ácido Asp D Ácido 2-aminossuccínico ou Ácido 2-amino-butanodióico 
 
 
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aspártico 
Glutamato ou Ácido 
glutâmico Glu E Ácido 2-aminoglutárico 
Arginina Arg R Ácido 2-amino-4-guanidina-n-valérico 
Lisina Lis K Ácido 2,6-diaminocapróico ou Ácido 2, 6-diaminoexanóico 
Histidina His H Ácido 2-amino-3-imidazolpropiônico 
Triptofano Trp W Ácido 2-amino-3-indolpropiônico 
Metionina Met M Ácido 2-amino-3-metiltio-n-butírico 
6. ESTRUTURA: Estrutura Tridimensional 
7. SÍNTESE: 
Todos os aminoácidos são derivados de intermediários da glicólise, do ciclo do ácido cítrico ou das via das 
pentoses. O nitrogênio entra nessas vias através do glutamato. Há uma grande variação no nível de 
complexidadedas vias, sendo que alguns aminoácidos estão a apenas alguns passos enzimáticos dos seus 
precursores e em outros as vias são complexas, como no caso dos aminoácidos aromáticos. 
As principais famílias são: 
1. A do alfa-cetoglutarato que origina o glutamato, a glutamina, a prolina e a arginina. 
2. A do 3-fosfoglicerato de onde são derivados a serina, a glicina e a cisteína. 
3. O oxalacetato dá origem ao aspartato, que vai originar a asparagina, a metionina, a treonina e a 
lisina. 
4. O piruvato dará origem a alanina, a valina, a leucina e a isoleucina. 
8. OBTENÇÃO: 
Hidrólise de proteínas 
As proteínas são moléculas formadas por até milhares de aminoácidos unidos por ligações peptídicas 
(entre a carboxila de um aminoácido e o grupo amino de outro). Essas ligações podem ser quebradas por 
hidrólise, produzindo uma mistura complexa de aminoácidos. Muitos AA unidos por ligações peptídicas 
formam uma CADEIA PEPTÍDICA ou POLIPEPTÍDICA NÃO RAMIFICADA. 
 
A cadeia peptídica tem SENTIDO (já que seus componentes têm extremidades diferentes → α amino e α 
carboxila) → convenção → ponta amínica considerada como sendo início da cadeia peptídica → seqüência 
de AA em uma cadeia peptídica escrita começando no aminoácido AMINO TERMINAL. 
 
 
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Algumas proteínas têm pontes dissulfeto → interligações entre cadeias ou entre partes de uma cadeia são 
formadas pela oxidação de radicais de cisteina → dissulfeto resultante → CISTINA. 
As proteínas intracelulares, em geral, não possuem pontes dissulfeto e as extracelulares, em geral, 
possuem várias. 
 
8. GENES ESPECIFICAM A SEQÜÊNCIA DE AA DE UMA PROTEÍNA: 
� Cada proteína tem uma seqüência definida de aminoácidos estabelecida com precisão. 
� A seqüência de AA das proteínas é determinada geneticamente → nucleotídeos do DNA → 
seqüência complementar de nucleotídeos no RNA → seqüência de AA da proteína → cada 
um dos 20 AA é codificado por uma ou mais seqüências específicas de 3 nucleotídeos. 
� As seqüências de AA são importantes porque: 
 
 
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1. conhecer a seqüência de uma proteína é útil pq esclarece seu mecanismo de ação. 
2. análise das relações entre seqüências de AA e estruturas tridimensionais de 
proteínas estão revelando as regras que governam o enovelamento das cadeias 
polipeptídicas. 
3. Determinação da seqüência faz parte da patologia molecular → sua alteração pode 
produzir função anormal e doença. 
4. seqüência de 1 proteína revela muito de sua história evolutiva. 
9. A UNIDADE PEPTÍDICA É RÍGIDA E PLANA: 
Estrutura tridimensional das proteínas é bem definida. Qdo cadeia peptídica é distendida ou 
disposta ao acaso ela é isenta de atividade biológica → a função surge da conformação → arranjo 
tridimensional dos átomos numa estrutura → rigidez da ligação peptídica → formas tridimensionais 
bem definidas. 
10. CADEIAS PEPTÍDICAS PODEM SE DOBRAR EM ESTRUTURAS REGULARES: 
Em 1951, PAULING & COREY, propuseram 2 estruturas periódicas de polipeptídeos: 
� αααα-hélice →→→→ estrutura semelhante a um bastão. Cadeia peptídica principal está firmemente 
helicoidizada formando a parte interna do bastão e as cadeias laterais se projetam para fora 
em disposição helicoidal. Hélice-α estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupos NH 
e CO da cadeia principal (no mesmo filamento). 
� Folha pregueada ββββ →→→→ cadeia peptídica em folha pregueada β é quase totalmente 
distendida, em vez de firmemente enrolada como na outra. Folha pregueada estabilizada 
por pontes de hidrogênio entre grupos NH e CO em filas peptídicas diferentes. 
INTRODUÇÃO ÀS PROTEÍNAS 
Proteos: primordial, primeira, principal. 
 
 Conceito: São macromoléculas resultantes da polimerização de aminoácidos, unidos por uma ligação 
chamada "ligação peptídica". A ligação se faz entre a carboxila de um aminoácido e a amina de outro. 
 
 Peptídeos: 
 Podem ser oligo- ou polipepptídeos. 
N= 2 a 10 → oligopeptídeo 
N=11-100 → polipeptídeo 
N > 100 → PROTEÍNA. 
Proteínas são polipeptídeos de elevado peso molecular. 
 
Importância: Proteínas executam atividades mais especializadas, tendo papéis estrutural e funcional. Não 
têm função energética. 
 
São exemplos: Colágeno, matriz óssea, tendões, cartilagens, hemoglobina, mioglobina, enzimas, 
hormônios, etc. 
 
Nomenclatura: peptídeos menores são designados de acordo com os AA que os constituem → substitui-se 
terminação INA/ICO → IL → nome começa pelo N-terminal e o C-terminal mantém nome inalterado. 
Quando número de AA é grande, o nome da proteína muitas vezes é dado de acordo com a função que ela 
desempenha. 
 
CLASSIFICAÇÃO: existem várias. 
 
De acordo com a composição: simples e conjugadas. 
De acordo com a conformação da molécula: Proteínas fibrosas e globulares. 
De acordo com o número de cadeias: monoméricas e oligoméricas. 
 
PROPRIEDADES: 
 
1. desnaturação: As proteínas podem desnaturar. 
 
 
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Isto acontece quando, por ação de substâncias químicas ou do calor, sofrem alteração da estrutura 
terciária ou a quebra das ligações não covalentes da estrutura quaternária. 
Há perda da conformação original (NATIVA) e, conseqüentemente, da sua funcionalidade. A 
desnaturação pode ser: reversível ou irreversível. 
 
� Renaturação: Dependendo da forma pela qual a proteína foi desnaturada, sua conformação nativa 
pode ser recuperada (renaturação) retirando-se lentamente o agente desnaturante. 
 
2. Solubilidade em água: 
Depende da função desempenhada → importante para aquelas que precisam se movimentar no meio 
aquoso para atingir seu substrato específico. 
 
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS: 
� As proteínas diferem uma das outras porque elas têm um número e uma seqüência de resíduos de 
aminoácidos que são diferentes entre si. 
� A estrutura tridimensional de uma proteína é determinada por sua seqüência de aminoácidos. 
� A função biológica de uma proteína depende da sua estrutura tridimensional. 
� Conformação de uma proteína é o arranjo espacial dos átomos dos aminoácidos que a constituem. 
 
 
1. Primária: Número, tipos e seqüência de aminoácidos. 
2. Secundária: α – hélice e a conformação β. 
ALFA HÉLICE: 
� É o arranjo mais simples que a cadeia polipeptídica pode assumir 
� Nesta estrutura o esqueleto polipeptídico está enrolado ao longo do maior eixo da molécula e os 
grupos R dos resíduos dos aminoácidos projetam-se para fora do esqueleto helicoidal 
� As voltas da hélice têm geralmente um sentido orientado à direita 
� A estrutura é estabilizada por pontes de H entre o átomo de H ligado ao N de cada ligação peptídica 
e o O do grupo carboxila do quarto aminoácido no lado do resíduo amino terminal da hélice 
 
CONFORMAÇÃO BETA: 
� Nesta estrutura o esqueleto das cadeias polipeptídicas é estendido em zigue-zague 
� Na conformação beta as pontes de H podem ser intracadeias e intercadeias 
� As cadeias polipeptídicas adjacentes podem ser paralelas ou antiparalelas. 
 
3. Terciária: Refere-se ao relacionamento espacial entre todos os aminoácidos em um polipeptídio, ou seja, 
é a estrutura tridimensional completa do polipeptídio. A estrutura terciária é conferida pelas interações entre 
os aminoácidos situados a uma longa distância entre si. Formam estruturas muito compactas. 
4. Quaternária: existem proteínas que conseguem desempenhar toda sua função quando atingem o nível 
terciário, outras só conseguem executar suas funções associando-se a outras, também já organizadas em 
nível terciário. Elas podem se estruturar em nível 4ário no momento da atividade e quando estão mais 
atuando retornam à forma 3ária. 
FUNÇÃO BIOLÓGICA: 
 
Enzimática: são substâncias capazes de acelerar as reações bioquímicas. São catalisadores biológicos. 
Todas as reações químicas nas quais participam as biomoléculas orgânicas das células são catalisadas porenzimas. São altamente específicas: cada enzima é capaz de catalisar um tipo de reação química diferente. 
Proteínas transportadoras: hemoglobina. 
Proteínas nutrientes e de armazenamento: ovoalbumina, caseína, ferritina. 
Proteínas contráteis ou de motilidade: actina, tubulina. 
Proteínas estruturais ou plásticas: colágeno, elastina. 
Proteínas de defesa: anticorpos, fibrinogênio. 
Proteínas reguladoras: insulina. 
Proteínas de membrana.