Bioquimica - Aminoácidos

Prévia do material em texto

11/04/2016
1
Aminoácidos
Propriedades físico-químicas
Márcia Soares
Filamento de actina colágeno
Ras
ligada a GDP ligada a GTP
DNA Polimerase Protease HIV
Mioglobina
11/04/2016
2
Aminoácidos
grupo carboxilgrupo amino
não ionizada forma ionizada
H3N - C - COO 
-
H
R
Cadeia lateral
Nomenclatura
11/04/2016
3
Aminoácidos Símbolo Resíduo
ALA A Alanina 
ARG R Arginina
ASN N Asparagina
ASP D Ácido Aspártico
CIS C Cisteína
GLU E Ácido Glutâmico 
GLN Q Glutamina
GLY G Glicina
HIS H Histidina
ILE l Isoleucina
LEU L Leucina
LYS K Lisina
MET M Metionina
PHE F Fenilalanina
PRO P Prolina
SER S Serina
THR T Treonina
TRP W Triptofano
TYR Y Tirosina
VAL V Valina
29/09/2013
H3N- C - H
COO-
R
O papel que os aminoácidos 
desempenham nas proteínas 
está relacionado às 
propriedades dos radicais.
11/04/2016
4
Classificação dos aminoácidos pela 
polaridade do radical
Apolares Polares sem carga 
no pH fisiológico
Polares 
carregados 
negativamente no 
pH fisiológico
Polares carregados 
positivamente no pH 
fisiológico
Alanina Serina Glutamato Lisina
Glicina Treonina Aspartato Histidina 
Valina Tirosina Arginina
Leucina Cisteína
Isoleucina Glutamina
Prolina Asparagina
Fenilalanina
Metionina
Triptofano
Propriedades físicas e físico-químicas
• Ponto de fusão → superior a 200 °C
• Tensão superficial → soluções aquosas de 
aminoácidos tem tensão superficial maior 
que soluções de compostos orgânicos 
neutros
• Constante dielétrica →momento de dipolo 
permanente
• Atividade ótica → moléculas quirais
• Absorção no ultravioleta
• Propriedade ácido-básica
11/04/2016
5
Propriedades químicas
• Reações dos seus grupos funcionais:
– Grupo carboxila
– Grupo amino
– Cadeia lateral
• Aplicações:
– Identificação e análise dos aminoácidos em 
peptídeos e proteínas
– Sequenciamento de proteínas
– Modificações químicas dos resíduos de 
aminoácidos nas proteínas, capazes de produzir 
modificações em sua atividade biológica
– Síntese química de peptídeos
Ionização de aminoácidos
11/04/2016
6
Anfótero
1. Gramática: Que reúne em si duas 
qualidades opostas. 
2. Química: Que ora reage como 
ácido, ora como base.
•Os aminoácidos são anfólitos:
Caráter Anfótero
H2N - C - H
COO-
R
H+ +H3N- C - H
COOH
R
+
+H3N- C - H
COOH
R
OH- H2N - C - H
COO-
R
+
11/04/2016
7
Um aminoácido em solução aquosa
H- C - NH2
COO -
R
Dissociação dos Aminoácidos
H
3

H+
H+
H+
H+
H+
pH=1
Dissociação dos Aminoácidos
Um aminoácido em solução aquosa
H- C - NH
COO 
R
H
OH-
OH-
OH-
OH-
-
H
água
pH=9
3

2
H
pH=2
11/04/2016
8
De forma geral, ao fazer a titulação de um Aa com
uma base, iniciando-se em pH=1 observa-se que
o pH da solução aumenta até aproximadamente
pH=2 quando o grupamento COOH começa a
liberar íons H+ para o meio, formando água.
H- C - NH3
+
COO-
R
COOH
R
H- C - NH3
+ + OH-
pK1
Dissociação dos Aminoácidos
H2O
íon dipolar
COO-
R
H-C-NH3
+ + OH- H-C-NH2
COO-
RpK2
Continuando a adição de base o pH irá
progressivamente se elevando até que o grupo
NH3
+ tenha condições de liberar seu íon H+, o que
ocorre próximo ao pH 9 .
Dissociação dos Aminoácidos
H2O
íon dipolar
11/04/2016
9
COO-
CH3
H-C-NH3
+ H-C-NH2
COO-
CH3
COOH
CH3
H- C - NH3
+
pK1 pK2
Região de 
tamponamento 
devida ao 
grupo -COOH
Região de 
tamponamento 
devida ao 
grupo -NH2
Base- capta prótons do meio
Ácido -doa prótons para o meio
Dissociação dos Aminoácidos
+H3N- C -H
COOH
R
+H3N- C- H
COO-
R
H2N- C- H
COO-
R
Forma
Isoelétrica
pK1 pK2
A+ A-
Dissociação dos Aminoácidos
11/04/2016
10
Curva de titulação da Glicina
Dissociação dos Aminoácidos
E quando o aminoácido apresenta
mais de um grupo ionizável no
radical?
Este aminoácido possui mais um pK,
o pKR.
11/04/2016
11
Aminoácidos ácidos
Grupamentos presentes na cadeia lateral que se 
encontram ionizados no pH fisiológico
H- C -
COOH
NH2
(CH2)2 - COOH Glutamato  -carboxila
H - C -
COOH
NH2
CH2 - COOH Aspartato  -carboxila
Aminoácidos Básicos
Grupamentos presentes na cadeias laterais que se 
encontram ionizados no pH fisiológico
H - C -
COOH
NH2
(CH2)4 - NH2 Lisina  -amino
H - C-
COO
H
NH2 N NH
CH2 -
- (CH2)3 - NH - C - NH2
COOH
NH2 NH
H - C
Histidina  imidazol
Arginina  guanidínio
11/04/2016
12
Ionização de aminoácidos
• É o pH no qual a molécula do
aminoácido apresenta igual no de
cargas positivas e negativas
• Encontra-se eletricamente neutro:
íon dipolar ou zwitterion
Ponto Isoelétrico
11/04/2016
13
Cálculo do ponto isoelétrico (pI)
O cálculo do pI baseia-se nas
formas de dissociação do
aminoácido utilizando os pKs
anterior e posterior à forma
isoelétrica do aminoácido.
pI = pK1 + pK2
2
Cálculo do pI
+H3N- C -H
COOH
R
+H3N- C- H
COO-
R
H2N- C- H
COO-
R
Forma
Isoelétrica
pK1 pK2
A+ A-
11/04/2016
14
pI = pK1 + pK2
2
Glicina
pK1=2,3
pK2=9,8
pI = 2,3 + 9,8
2
pI=6,05
11/04/2016
15
Márcia Soares
Fracionamento de 
aminoácidos e peptídeos
Abordagens experimentais 
para caracterização, 
fracionamento e purificação
Técnicas para separação de proteínas
Propriedade
• Solubilidade
• Carga
• Polaridade
• Tamanho
• Forma
• Ligação 
específica
Procedimento
• Cromatografia
– Cromatografia de 
exclusão
– Cromatografia de troca 
iônica
– Cromatografia de 
adsorção
– Cromatografia de 
afinidade
– Cromatografia de papel
• Eletroforese
11/04/2016
16
Cromatografia 
Técnica de fracionamento de substâncias 
baseada nas diferentes velocidades com que 
cada uma delas se move através de um meio 
poroso (suporte ou fase estacionária ao serem 
arrastadas por um solvente em movimento 
(fase móvel).
Fenômenos envolvidos:
– Partição
– Adsorção
– Troca iônica
– Exclusão 
Cromatografia de papel: 
pequenas moléculas
t
Papel 
umidificado
Solvente polar
Fase aquosa → fase 
estacionária
Solvente → fase móvel
11/04/2016
17
Cromatografia de papel: 
pequenas moléculas
Cromatografia 
Separação de moléculas por 
cromatografia de coluna
11/04/2016
18
Cromatografia:
Tipos de matrizes usadas para cromatografia
Cromatografia de troca iônica
Método de fracionamento baseado na 
fixação de substâncias carregadas a um 
suporte que contem uma carga oposta
11/04/2016
19
Cromatografia de troca iônica
Os suportes são chamados de trocadores iônicos.
– Trocadores de cátions: possuem grupos ácidos
– Trocadores de ânions: possuem grupos básicos
Cromatografia de troca iônica
11/04/2016
20
Cromatografia de Gel filtração
• Também conhecida como cromatografia 
de exclusão permite o fracionamento de 
substâncias químicas de volumes 
moleculares diferentes.
• Esta técnica baseia-se na capacidade de 
substâncias de tamanhos diferentes 
penetrarem ou não nos poros de um 
suporte (gel).
Cromatografia de Gel filtração
11/04/2016
21
Eletroforese
A eletroforese é um 
método de 
fracionamento baseado 
na migração de 
partículas carregadas, 
positiva ou 
negativamente, sob a 
ação de um campo 
elétrico.
+
-
Eletroforese