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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
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