Aminoa_cidos_e_pepti_deos

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AMINOÁCIDOS E 
PEPTÍDEOS 
PROTEÍNAS 
•  do grego protos = primeiro 
•  Moléculas mais complexas, abundantes e funcionalmente 
sofisticadas 
•  Presentes em todas 
as células e em 
todas as partes da 
célula. 
“são os instrumentos 
moleculares pela qual 
a informação genetica 
é expressa” 
PROTEÍNAS 
•  São construídas a partir do mesmo conjunto de 20 
aminoácidos, ligados covalentemente em seqüências 
lineares características. 
•  Cada aminoácido tem uma CADEIA LATERAL com 
propriedades químicas distintas. 
•  Proteínas com propriedades e atividades extremamente 
diferentes: os mesmos 20 aminoácidos em várias 
combinações e seqüências distintas. 
A luz produzida pelo 
vaga-lumes é o 
resultado de uma 
reação envolvendo a 
proteína luciferina e 
ATP, catalisada pela 
enzima luciferase 
Eritrócitos contêm 
grandes quantidades 
da proteína 
hemoglobina que 
transporta oxigênio 
A proteína queratina, 
formada por todos os 
vertebrados, é o 
principal componente 
estrutural de cabelo, 
escamas, chifres, lã, 
unhas e penas. 
Arquitetura Protéica – 
Aminoácidos 
•  As proteínas são polímeros de aminoácidos 
•  Cada resíduo de aminoácido está associado a seu vizinho 
por um tipo específico de ligação covalente = ligação 
peptídica 
•  20 diferentes aminoácidos 
•  Asparagina: primeiro a ser descoberto 1806. 
•  Treonina: último a ser encontrado 1938 
Aminoácidos - Nomenclatura 
•  Nomenclatura trivial ou comum, em alguns casos, 
derivada da fonte de onde foi isolado pela primeira 
vez… 
Exemplos: 
•  Asparagina: aspargos, 
•  Glutamato: glúten de trigo; 
•  Tirosina: queijo (tyros em grego = queijo); 
•  Glicina (glykos grego = Doce) 
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Aminoácidos Compartilham 
Características Estruturais 
•  Todos os 20 aminoácidos = 
α-aminoácidos 
•  Um grupo carboxila e um grupo 
amino ligados ao mesmo átomo 
de carbono (carbono α) 
Diferem entre si em suas cadeias laterais - grupos R-, que 
variam em estrutura, tamanho e carga elétrica, e que 
influenciam a solubilidade dos aminoácidos em água. 
Exceção: Prolina, um aminoácido cíclico 
Aminoácidos são designados por abreviaturas de três letras e 
símbolos de uma letra: 
Aminoácidos são 
designados por 
abreviaturas de três 
letras ou símbolos de 
uma letra: 
para indicar a 
composição e 
seqüência de 
aminoácidos 
polimerizados em 
proteínas. 
Estrutura polipeptídica 
•  Duas convenções são utilizadas para identificar os 
carbonos em um aminoácido: 
1- Os carbonos adicionais no grupo de R: β, γ, δ, ε, e assim 
por diante, procedendo do carbono α. 
2- Os carbonos são numerados a partir de uma extremidade, 
onde C-1 = carbono carboxila e C-2 = carbono α. 
Aminoácidos - Características Estruturais 
•  Em todos os aminoácidos comuns (exceto a glicina), o 
carbono α está ligado a quatro grupos diferentes: 
•  Glicina: o grupo R é um outro átomo de hidrogênio. 
•  O átomo de carbono é um centro quiral 
um grupo carboxila 
um grupo amino 
um grupo R 
um átomo de 
hidrogênio 
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•  Arranjo tetraédrico dos orbitais em torno do átomo de 
carbono α os 4 grupos diferentes podem 
ocupar dois arranjos espaciais únicos 
•  São imagens no espelho uma da outra e não são 
sobreponíveis: enantiômeros 
Aminoácidos - Características Estruturais 
os aminoácidos têm 
dois possíveis 
estereoisômeros D 
ou L 
•  São diferenciados pelas letras D ou L, a depender da 
posição do grupo amino no carbono assimétrico se 
encontrar à direita D (destro) ou à esquerda (levo) 
•  A estereoisomeria é de grande importância para seres 
vivos, pois muitas enzimas irão interagir somente com um 
estereoisômero particular 
Aminoácidos - Características Estruturais 
Série L = principal de 
proteínas* 
Duas convenções diferentes para representar as configurações de 
estereoisômeros no espaço: 
Fórmula de Projeção: presume-se que as ligações horizontais 
estendem-se para frente e as ligações verticais para trás. 
Aminoácidos - Características Estruturais 
Fórmula de Perspectivas: presume-se que as ligações sólidas 
estendem-se para frente e as ligações tracejadas para trás. 
Aminoácidos - Características Estruturais 
Os aminoácidos podem ser 
classificados pelo Grupo R 
•  Agrupados em cinco classes principais com base nas 
propriedades dos grupos R, em particular, sua 
POLARIDADE 
•  A polaridade dos grupos R varia muito, de apolares e 
hidrofóbicos até altamente polares e hidrofílicos. 
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Dentro de cada classe, existem gradações de polaridade, 
tamanho e forma dos grupos R 
Dentro de cada classe, existem gradações de polaridade, 
tamanho e forma dos grupos R 
Grupos R Apolares e Alifáticos 
•  As cadeias laterais da alanina, valina, leucina, isoleucina 
tendem a se agrupar dentro das proteínas (interações 
hidrofóbicas): estabilizam a estrutura protéica 
Cadeia lateral formada 
basicamente por 
carbono e hidrogênio = 
apolar. 
Grupos R Apolares e Alifáticos 
•  Glicina - estrutura mais simples! Embora seja apolar, sua 
cadeia lateral muito pequena não faz real contribuição 
para as interações hidrofóbicas. 
Grupos R Apolares e Alifáticos 
•  Metionina, um dos dois aminoácidos contendo enxofre, 
tem um grupo tioéter apolar em sua cadeia lateral 
Prolina tem uma cadeia 
lateral alifática, com 
uma estrutura distinta 
cíclica. 
Redução na 
flexibilidade estrutural 
na região da cadeia 
polipeptídica que 
contém prolina 
Grupos R Aromáticos 
•  Relativamente apolares (hidrofóbicos). Todos podem 
participar de interações hidrofóbicas. 
•  O grupo hidroxila da tirosina pode formar pontes de hidrogênio, e é 
um importante grupo funcional em algumas enzimas. 
Tirosina e triptofano são 
mais polares que 
fenilalanina 
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Grupos R Aromáticos 
•  Triptofano e tirosina, e, fenilalanina, absorvem a luz 
ultravioleta . 
•  Característica de absorção de luz pela maioria das proteínas 
no comprimento de onda 280 nm, uma propriedade explorada 
pelos pesquisadores na caracterização de proteínas. 
Absorção ~ 4X maior 
 Grupos R polares e neutros 
•  Solúveis em água (hidrofílicos) - possuem grupos 
funcionais que formam pontes de hidrogênio com água. 
 Grupos R polares e neutros 
•  A polaridade é fornecida por : 
 Serina e Treonina: grupos 
hidroxila; 
 Cisteína: grupo sulfidrila 
 Asparagina e Glutamina: 
grupos amida. 
são facilmente hidrolisados por ácido ou base para formar aspartato e 
glutamato, respectivamente. 
 Grupos R polares e neutros 
•  Cisteína pode ser oxidada para formar um aminoácido 
dimérico ligado covalentemente: Cistina 
2 resíduos de cisteína 
são unidos por uma 
ligação dissulfeto 
fortemente 
hidrofóbicas 
papel importante na estrutura de muitas 
proteínas: formam ligações covalentes 
entre partes de uma proteína ou entre 
duas cadeias polipeptídicas diferentes. 
Ligação ou ponte dissulfeto Grupos R positivos (básicos) 
•  Os grupos R mais hidrofílicos são aqueles que são 
positivamente ou negativamente carregados. 
 lisina – 2o grupo amino 
 arginina - grupo guanidina 
 histidina - grupo imidazol 
H+ 
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Em muitas reações catalisadas por enzimas, um resíduo de His 
facilita a reação, servindo como um doador / aceptor de próton. 
Único aminoácido com uma 
cadeia lateral ionizável com 
um pKa próximo da 
neutralidade (pH 7) 
Grupos R positivos (básicos) 
aspartato e glutamato: segundo grupo carboxila 
Grupos R negativos (ácidos) 
Apolares alifáticos + 
Aromáticos 
Aminoácidos Incomuns 
 Além dos 20 aminoácidos comuns, proteínas podem conter 
resíduos criados por modificações de resíduos comuns já 
incorporados em um polipeptídeo. 
4-hidroxiprolina 
5-hidroxilisina 
6–N-metillisina 
γ-carboxiglutamato
desmosina 
Selenocisteína 
Aminoácidos Incomuns 
encontrado nas 
proteínas da parede 
celular vegetal e no 
colágeno, uma 
proteína fibrosa de 
tecidos conjuntivos. 
4-hidroxiprolina 
Prolina 
Colágeno (tecido 
conjuntivo) 
Parede celular vegetal 
Aminoácidos Incomuns 
5-hidroxilisina 
Lisina 
Encontrado no colágeno 
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Aminoácidos Incomuns 
6–N-metillisina 
um componente de miosina, uma 
proteína do músculo 
Lisina 
Aminoácidos Incomuns 
γ-carboxiglutamato 
encontrado na proteína protrombina 
(coagulação do sangue) e em outras proteínas 
que ligam Ca2+ 
Glutamato 
Aminoácidos Incomuns 
Mais complexa, derivado de 
quatro resíduos de Lys 
É encontrado na elastina, uma 
proteína fibrosa. 
Desmosina 
Lisina 
Aminoácidos Incomuns 
•  Aminoácido raro, é introduzido durante a síntese protéica ao invés de ser 
criado por uma modificação pós-traducional. 
•  Contém selênio, em vez do enxofre da cisteína. 
•  Derivada de serina, constituinte de apenas algumas proteínas conhecidas. 
Selenocisteína 
Cisteína Serina 
~ 300 aminoácidos adicionais encontrados nas células com uma 
variedade de funções, mas não são constituintes de proteínas 
Intermediários na biossíntese de arginina e no ciclo da uréia. 
Ornitina 
Citrulina 
Aminoácidos Incomuns 
Aminoácidos - propriedades 
•  Dissolvidos em água: íon dipolar ou zwitterion 
 (do alemão íon híbrido); 
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Aminoácidos - propriedades 
•  Aminoácidos podem ter um comportamento de ácido ou 
de base: anfólitos (substância anfotérica); 
Doador de próton 
Receptor de próton 
Aminoácidos - propriedades 
•  Aminoácidos podem ter um comportamento de ácido ou 
de base: anfólitos (substância anfotérica); 
Base - Receptor 
de próton 
Ácido diprótico 
Doador de próton 
Anfólito: 
Doador e receptor 
de próton 
Alanina Glicina 
Aminoácidos 
 Titulação ácido-base: 
adição gradual de bases 
 Dois estágios distintos: 
desprotonação dos 2 
grupos distintos da glicina 
Curva de Titulação: 
Forma diprótica da Glicina 
predomina a forma 
totalmente protonada 
Remoção do 1º 
próton está completa 
Aminoácidos 
 Titulação ácido-base: 
 fornece o pKa para cada 
um dos grupos ionizáveis: 
 - 2,34 para o COOH 
 - 9,60 para o NH3+ 
 2 Regiões tamponantes: 
 Aminoácidos tamponam 
em diferentes pHs!!! 
Curva de Titulação: 
Forma diprótica da Glicina 
pKa 
•  Análogo ao pH: 
•  Quanto maior a tendência de dissociar um 
próton, mais forte o ácido e menor o pKa 
•  Para cada aumento de 1 unidade de pKa: 
 10X tendência de dissociar um próton 
Aminoácidos 
O COOH da glicina é 100X mais ácido do que a COOH do ác. 
acético = maior facilidade em se ionizar 
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As cargas opostas do “zwitterion” 
resultante são estabilizadoras 
favorecendo a ionização 
Diminuição do pKa: devido a interações intramoleculares 
 O pKa de qualquer grupo 
funcional é intensamente afetado 
pelo seu ambiente químico 
Relação entre carga líquida e o pH da solução 
•  Glicina em pH 5,97: totalmente 
ionizada mas sem carga líquida 
•  pH no qual a carga total = 0: 
ponto isoelétrico ou pH 
isoelétrico (PI) 
 CARGA +1 0 -1 
 LÍQUIDA 
Relação entre carga líquida e o pH da solução 
•  Em qualquer pH > PI: carga 
líquida negativa – atração pelo 
eletrodo positivo (ânodo) 
•  Em qualquer pH < PI: carga 
líquida positiva – atração pelo 
eletrodo negativo (cátodo) 
•  Qto mais afastado o pH do PI, 
maior a carga líquida 
 CARGA +1 0 -1 
 LÍQUIDA 
pH 1 
+1 
pH 2,34: carga 0,5 
Aminoácidos diferem 
em suas propriedades 
ácido-básicas: 
Todos os aa com1 
grupo amino, 1 grupo 
carboxila e 1 grupo R 
não ionizável: 
Curvas de titulação 
semelhantes à glicina: 
pKa COOH: 1,8 a 2,4 
pKa NH3+: 8,8 a 11,0 
Aminoácidos diferem 
em suas propriedades 
ácido-básicas: 
aa com grupo R 
ionizável: 
3 estágios = 
3 possíveis ionizações = 
3 pKa 
10 
 +1 0 -1 -2 +2 +1 0 -1 
• PI reflete o tipo de grupo R 
• Glutamato: 2 COOH, cada uma 
contribuindo com -1 
• PI = 3,22 
• PI reflete o tipo de grupo R 
• Histidina: 2 grupos +, cada um 
contribuindo com +1 
• PI = 7,59 
Aminoácidos diferem 
em suas propriedades 
ácido-básicas: 
Em meio fisiológico, 
apenas a histidina tem 
grupo R capaz de 
exercer função de 
tampão 
 pKa = 6,0 
Peptídeos 
Peptídeos e proteínas: Polímeros de resíduos de 
aminoácidos 
Na ligação peptídica a amina 
de um aminoácido se liga à 
carboxila de outro através de 
uma lig. covalente, com 
liberação de 1 molécula de 
água 
Reação de condensação 
Peptídeos e proteínas 
•  Dipeptídeos: 2 aa 
•  Tripeptídeos: 3 aa 
•  Tetrapeptídeos: 4 aa 
•  Pentapeptídeos: 5 aa 
•  Oligopeptídeos: compostos 
de 2 a 12 aa. 
•  Polipeptídeos: compostos de 
13 ou mais aa. 
•  Proteínas são polipeptídeos 
lineares geralmente 
sintetizados nos ribossomos 
Peptídeos e proteínas 
• Apenas 1 grupo amino e 1 grupo carboxila LIVRES = ionizáveis 
• Grupos R de alguns aa podem se ionizar! 
Peptídeos se ionizam da mesma forma que os aminoácidos livres 
Pentapeptídeo 
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Carga líquida de peptídeos 
•  Comportamento ácido-
básico de um peptídeo é 
determinado a partir de seus 
grupos amino e carboxila 
livres e da NATUREZA dos 
grupos R ionizáveis 
•  Propriedades exploradas em 
técnicas de separação / 
isolamento 
Carga líquida de peptídeos 
Exercício: Qual a carga líquida 
deste tetrapeptídeo… 
… em pH=3? 
… em pH=12? 
Em que faixa de pH ele terá carga 
neutra? 
Peptídeos são fisiologicamente ativos 
•200X mais doce que o açúcar 
•Relação com fenilcetonúria 
•Se um dos L-aminoácidos for 
substituído por um D, terá sabor 
amargo. 
Aspartame (dipepetídeo) 
Asp-Phe 
TAMANHO NÃO É DOCUMENTO! 
Muitos peptídeos pequenos exercem seus efeitos 
em concentrações muito pequenas 
•  Hormônios de vertebrados 
Oxitocina (9 aa): 
contrações uterinas Bradicinina (9 aa): inibe 
inflamação 
Hormônio 
liberador de 
tireotrofina (3 aa) 
Vasopressina (9 aa): aumenta a 
pressão sanguínea, antidiurético 
Glutationa (tripepetídeo) Glu-Cys-Gly 
Agente protetor oxidativo 
Encefalinas - pentapeptídeos 
• Inibidor da dor 
• Somente aa terminal muda 
•  Semelhanças 3D com opiáceos 
(ex. morfina) 
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Pequenos polipeptídeos e oligopeptídeos 
Insulina - 2 cadeias polipeptídicas 
30aa 
21 aa 
Glucagon – 29 resíduos 
Corticotropina (ACTH) – 39 
resíduos: estimula a secreção de 
cortisol