Aminoácidos e Proteínas Alex Barbosa

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Aminoácidos e proteínas
FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA
Profº Alex Barbosa 
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 Dilce, 36 anos, proveniente de Itaberaba, chegou à Clínica FTC, portando solicitação de consulta com pneumologista e cardiologista. O relatório do médico da UBS, que a encaminhou, dizia:
“Paciente de 36 anos de idade, feminina, com queixa recente (há cerca de 3 meses) de episódios freqüentes de tontura e dispnéia aos esforços, como subir um lance de escada; teve uma síncope em um desses episódios. Vem observando, há um mês, cianose de lábios e de leito ungueal, aos esforços. Está preocupada e esconde o problema, da família. Usa anticoncepcional oral há 10 anos; é fumante (10 cigarros/dia)”
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O Que são os aminoácidos?
Unidades estruturais de todas as proteínas. 
Sua fórmula estrutural comum:
 
Possui:
Carbono  quiral (assimétrico)
Grupo amino
Grupo carboxílico 
Grupo R (cadeia lateral)
Um átomo de H
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L-aminoácidos são biologicamente ativos.
Todas proteínas dos seres vivos formadas 
por L-aminoácidos.
D-aminoácidos encontram-se nas bactérias e 
antibióticos.
Estrutura
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AA naturais (não-essenciais) produzidos pelo organismo. 
AA essenciais não são sintetizados pelo organismo adquiridos pela ingestão de alimentos, vegetais ou animais. 
Classificação
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Aminoácidos essenciais e não-essenciais
Essenciais:
Histidina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Fenilalanina
Treonina
Triptofano
Valina
Não essenciais:
Alanina
Arginina
Asparagina
Aspartato
Cisteína
Glutamato
Glutamina
Glicina
Prolina
Serina
Tirosina
Classificação
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Aminoácidos sintetizados no organismo
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Aminoácidos glicogênicos
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Aminoácidos cetogênicos
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http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/constituintes_microorg/proteinas_arquivos/image006.jpg
APLOLAR, ALIFÁTICO
Classificação
Formação de núcleos hidrofóbicos
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POLAR SEM CARGA(não-ionizado)
Classificação
Formação de pontes hidrogênio com a água
Encontrado nas superfícies de proteína globulares hidrossolúveis
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Classificação
POSITIVAMENTE CARREGADO
Cargas positivas permitem ligações iônicas com grupos carregados negativamente
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Classificação
NEGATIVAMENTE CARREGADO
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Classificação
AROMÁTICO
Interações hidrofóbicas com o empilhamento dos grupos aromáticos da fenilanina
Tirosina e triptofano são polares
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Ligações entre aminoácidos
Formação de cistina pela ligação entre duas moléculas de cisteína (pontes dissulfeto)
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Formação de cálculos renais
1. Deficiência na proteína transportadora de cistina (presente na membrana da alça)
2. Prejuízo na reabsorção de cistina
3. Formação de cálculos e cistinúria
http://www.ricardogauchobio.com.br/wordpress/wp-content/uploads/2010/06/e-24-02.png
http://www.umm.edu/graphics/images/es/17046.jpg
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Fenilcetonúria
http://dtr2001.saude.gov.br/sas/dsra/protocolos/do_f20_01.pdf
Fenilcetonúria (FNC) é um erro inato do metabolismo, de herança autossômica
recessiva, cujo defeito metabólico (geralmente na fenilalanina hidroxilase) leva a acúmulo de fenilalanina (FAL) no sangue e a aumento da excreção urinária de ácido fenilpirúvico e fenilalanina.
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A tirosinemia é uma doença onde o organismo não consegue metabolizar o aminoácido tirosina, que é encontrado na maioria das proteínas animais e vegetais.
Tirosinemia
http://www.hepcentro.com.br/tirosinemia.htm
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Estrutura do esqueleto peptídico
Ligações entre aminoácidos
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Pontes de hidrogênio
Interação eletrostática
Ligações entre aminoácidos
http://3.bp.blogspot.com/-urMpLNfCO-I/ToeR7uRWCvI/AAAAAAAAAwY/SRHaTmPDdG8/s200/ponte-de-hidrogenio...jpg
http://n.i.uol.com.br/licaodecasa/ensmedio/quimica/ligquim1.gif
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O que são proteínas?
As Proteínas são compostos orgânicos bioquímicos, constituídos por um ou mais polipeptídeos tipicamente dobrada em uma forma globular ou fibrosa, facilitando uma função biológica.
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http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAArzAAL-1.png
Evolução das estruturas protéicas
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Variações na estrutura primária
POLIMORFISMO – variantes de um alelo que ocorrem com freqüência na população
Mutações (substituições de uma base nitrogenada por outra no DNA)
Deleções
Inserções de bases no DNA
Conseqüências:
Perda da função protéica
Catalise da reação prejudicada
Ausência da proteína no sítio de ligação apropriado
Deficiência em degradar
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Proteínas parálogas
Estrutura e função semelhante, mas não idêntica. Oriunda de uma proteína ancestral.
Uma única cadeia polipeptídica
Um único sítio de ligação ao oxigênio
http://medicina.med.up.pt/bcm/trabalhos/2006/aminhaproteinafavorita/miohemo.jpg
4 cadeias de globina
4 sítios de ligação com O2 
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Variações teciduais
Isoformas ou isoenzimas - mesma função e se encontra em tecidos diferentes. 
Ex: CK= cretinina quinase é tecido especifíca (60-72% de homologia)
Se liga ao sarcômero muscular
Forma M: músculo esquelético (MM)
Forma B: cérebro (BB)
Forma MB: cardíaca (heterodímero) MB
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http://4.bp.blogspot.com/_IkWewrhmjAY/S-jYnX6cA2I/AAAAAAAAABY/szLeWAR9BXk/s1600/fibrosa.png
Função das proteínas
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Pré-requisitos da estrutura tridimensional
Ligação específica
Flexibilidade
Solubilidade ou lipofilicidade
Estabilidade
Degradabilidade
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Estrutura secundária
Hélice alfa- Se assemelha a uma escada em espiral. Nesta estrutura o esqueleto polipeptídico está estreitamente enrolado ao longo do maior eixo da molécula e os grupos R dos resíduos de aminoácido projetam-se para fora do esqueleto helicoidal.
Folha beta- Folha-beta é um padrão estrutural encontrado em várias proteínas, nas quais regiões vizinhas da cadeia polipeptídica associam-se por meio de ligações de hidrogênio resultando em uma estrutura achatada e rígida 
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http://bio-2010.zip.net/images/alfahelice.jpg
http://oimedicina.files.wordpress.com/2012/01/alfa-helic.png
Estrutura secundária
ALFA HÉLICE
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http://www.fcfar.unesp.br/alimentos/bioquimica/introducao_proteinas/introducao_proteinas_dois.htm
http://proteomeplus.files.wordpress.com/2011/06/hoja-beta.jpg
http://www.e-escola.pt/mgallery/default.asp?obj=7784
FOLHA BETA PREGUEADA
Estrutura secundária
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http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/teoria/estrutura-terciaria-proteina.jpg
Estrutura terciária
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Estrutura terciária de proteínas transmembrnas
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Relação estrutura-função da mioglobina
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/const_microorg/3_14c.jpg
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/proteinas/imagens/proteinas-52.jpg
Estrutura globular
Uma única cadeia polipeptídica
Um único sítio de ligação para O2
Possui 8  hélices e não possui folhas pregueadas
Contém grupo heme ligado ao átomo de Fe
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O que é heme?
Grupo prostético (natureza não protéica) que consiste de um átomo de ferro contido no centro de um largo anel orgânico heterocíclico chamado porfirina.
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Estrutura quaternária
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http://patofisio.files.wordpress.com/2010/04/hemoglobina1.jpg
Relação estrutura-função da hemoglobina
Tetrâmero composto de duas subunidades 2 alfa e 2 beta. 
4 sítios de ligação para o O2 
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Cooperatividade de ligação de O2 na hemoglobina
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Anemia falciforme 
Substituição do aminoácido glutamato por valina na cadeia beta da hemoglobina.
www.uam.es/.../neuro/aneurismas/falciforme.htm 
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Hemoglobina na doença da anemia Falciforme
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http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/teoria/proteina-desnaturada.jpg
DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS
1- Modificação não enzimática da proteína 
Glicosilação e oxidação
2- Temperatura, pH e solventes
Glicosilação não enzimática da hemoglobina
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Doença relacionada a proteínas de membrana
A fibrose cística é causada por uma mutação no gene chamado regulador de condutância transmembranar de fibrose cística (CFTR). Esse gene intervém na produção do suor, dos sucos digestivos e dos mucos.
Estrutura da CFTR (canal de cloro) que pode estar
ausente, deficiente ou em menor quantidade nas células de vários órgãos do corpo humano. CFTR = proteína transmembrana reguladora de transporte iônico
Tratado de Clínica Médica.Fibrose cística. Cap. 24, pag 2586-99
http://1.bp.blogspot.com/_KRtmq6h4kR4/SoIhuGQY0nI/AAAAAAAACPQ/OmsAan0aQoc/s400/cysticfibrosis01.jpg
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Referências 
DEVLIN TM - Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. 2a ed. 2007, Ed. Edgard Blucher, São Paulo.
VOET D e VOET J - Bioquímica. 3ª ed., São Paulo, Artmed, 2006.
NELSON DL., COX MM. Princípios de bioquímica de Lehninger, 5 ed. 2011, Artmed: Porto Alegre.
Marks, D.B.; Marks, A.D.; Smith, C.M. Basic Medical Biochemistry, a Clinical Approach. Baltimore, Williams & Wilkins, 1996.
Cistinúria
A cistinúria é uma perturbação rara que origina a excreção do aminoácido cistina pela urina, causando com frequência cálculos de cistina que se formam nas vias urinárias.
A cistinúria é provocada por um defeito hereditário dos tubos renais. O gene que causa a cistinúria é recessivo, pelo que as pessoas que sofrem desta perturbação herdaram dois genes anómalos, um de cada progenitor. (Ver secção 1, capítulo 2) As que são portadoras do gene, mas que não sofrem da perturbação, possuem um gene normal e outro anormal. Estas pessoas podem excretar quantidades maiores que as normais de cistina pela urina, mas raramente a quantidade suficiente para formar cálculos.
Sintomas e diagnóstico
Os cálculos de cistina formam-se na bexiga, no bacinete renal (a zona onde se junta a urina que sai do rim) ou nos ureteres (uns tubos estreitos e compridos que conduzem a urina desde os rins até à bexiga). Os sintomas, com frequência, começam entre os 10 e os 30 anos. Em geral, o primeiro sintoma é uma dor intensa provocada por um espasmo do ureter onde ficou encravado um cálculo. A obstrução da via urinária por causa dos cálculos provoca a infecção da mesma e insuficiência renal.
O médico efectua exames para detectar a cistinúria quando o indivíduo tem cálculos renais repetidos. A cistina pode formar cristais hexagonais de cor amarelo-castanha na urina, que podem ver-se ao microscópio. As quantidades excessivas de cistina na urina podem ser detectadas e medidas com várias provas.
Tratamento
O tratamento consiste em prevenir a formação de cálculos de cistina mantendo uma concentração baixa de cistina na urina. Para conseguir isto, a pessoa com cistinúria deve beber líquido suficiente para produzir pelo menos 4 l de urina por dia. Durante a noite, contudo, quando não se bebe, forma-se menor quantidade de urina e é mais provável a formação de um cálculo. Este risco reduz-se bebendo líquidos antes de deitar. Outra abordagem do tratamento consiste em produzir uma urina mais alcalina tomando bicarbonato de sódio e acetazolamida. A cistina dissolve-se mais facilmente na urina alcalina do que na ácida.
Se apesar destas medidas se continuarem a formar cálculos, pode-se experimentar um medicamento como a penicilamina. A penicilamina reage com a cistina de tal maneira que a mantém dissolvida. Contudo, aproximadamente 50 % de todos os que tomam penicilamina manifestam efeitos adversos, tais como febre, erupções cutâneas ou dores articulares.
Fonte: Manual Merk 
SECÇÃO 11:Perturbações do rim e das vias urináriasCAPÍTULO 126:Perturbações metabólicas e congénitas do rim
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Sem a instituição de diagnóstico e tratamento precoces (anterior aos 3 meses de
vida através de programas de triagem neonatal), a criança portadora de fenilcetonúria
apresenta um quadro clínico clássico caracterizado por atraso global do desenvolvimento
neuropsicomotor, deficiência mental, comportamento agitado ou padrão autista, convulsões,
alterações eletroencefalográficas e odor característico na urina
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. Pacientes que fazem o
diagnóstico no período neonatal e recebem a terapia dietética adequada precocemente não
apresentam o quadro clínico descrito.
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