Aminoácidos, Peptídeos e Proteínas

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AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E 
PROTEÍNAS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ - UFPI
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE - CCS 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E FARMACOLOGIA
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA
Professor:
MSc. Rodrigo Barbosa Monteiro Cavalcante
TERESINA – PI
Proteínas controlam praticamente todos os processos que ocorrem em uma célula,
exibindo uma quase infinita diversidade de funções.
Enzimas
Hormônios
Anticorpos
Fibras muscularesAntibióticos
Penas, teias de aranha, 
chifres de rinocerontes, 
venenos de cogumelos, 
proteínas das lentes dos 
olhos, proteínas do leite
Transportadores
AMINOÁCIDOS
Proteínas são as macromoléculas biológicas mais abundantes, ocorrendo em todas as
células e em todas as partes das células.
Também ocorrem em grande variedade; milhares de diferentes tipos podem ser
encontrados em uma única célula.
As proteínas de cada organismo, da mais simples das bactérias aos seres humanos,
são construídas a partir do mesmo conjunto onipresente de 20 aminoácidos.
As células produzem proteínas com propriedades e atividades completamente
diferentes ligando os mesmos 20 aminoácidos em combinações e sequências muito
diferentes.
As proteínas são os instrumentos moleculares pelos quais a
informação genética é expressa.
AMINOÁCIDOS
Proteínas são polímeros de aminoácidos, com cada resíduo de aminoácido unido ao
seu vizinho por um tipo específico de ligação covalente.
Quando um aminoácido é unido a outro ocorre a perda de elementos de água.
As proteínas podem ser degradadas (hidrolisadas) em seus aminoácidos constituintes.
Todos os 20 tipos de aminoácidos comuns são α-aminoácidos. Eles têm um grupo
carboxila e um grupo amino ligados ao mesmo átomo de carbono (carbono α). Diferem
uns dos outros em suas cadeias laterais ou grupos R.
AMINOÁCIDOS
Além desses 20 aminoácidos, há muitos outros menos comuns.
•Alguns são resíduos modificados após a síntese de uma proteína;
•Outros são aminoácidos presentes em organismos vivos, mas não como constituintes
de proteínas.
Foram atribuídas aos aminoácidos comuns das proteínas abreviações de três letras e
símbolos de uma letra.
AMINOÁCIDOS
Para todos os aminoácidos comuns, exceto a glicina, o carbono α está ligado a quatro
grupos diferentes (centro quiral): um grupo carboxila, um grupo amino, um grupo R e
um átomo de H.
Os aminoácidos têm dois estereoisômeros possíveis. Os resíduos de aminoácidos em
moléculas proteicas são exclusivamente estereoisômeros L. Os resíduos de D-
aminoácidos foram encontrados apenas em alguns peptídeos, incluindo alguns
peptídeos de paredes celulares bacterianas e certos antibióticos peptídicos.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos podem ser agrupados em cinco classes principais com base nas
propriedades dos seus grupos R, particularmente sua polaridade ou tendência para
interagir com a água em pH biológico (próximo do pH 7,0).
Grupos R apolares, alifáticos
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos podem ser agrupados em cinco classes principais com base nas
propriedades dos seus grupos R, particularmente sua polaridade ou tendência para
interagir com a água em pH biológico (próximo do pH 7,0).
Grupos R aromáticos
•São relativamente apolares (hidrofóbicos).
•A tirosina e o triptofano são significativamente mais polares do que a fenilalanina,
devido ao grupo hidroxila da tirosina e ao nitrogênio do anel indol do triptofano.
AMINOÁCIDOS
Grupos R polares, não carregados
São mais solúveis em água, ou mais hidrofílicos do que aqueles aminoácidos apolares,
porque eles contêm grupos funcionais que formam ligações de hidrogênio com a água.
AMINOÁCIDOS
Grupos R polares, não carregados
•A cisteína é prontamente oxidada para
formar um aminoácido dimérico ligado de
modo covalente chamado cistina, no qual
duas moléculas ou resíduos de cisteína são
ligadas por uma ligação dissulfeto.
•Os resíduos ligados a dissulfetos são
fortemente hidrofóbicos (apolares).
•As ligações dissulfeto desempenham um
papel especial nas estruturas de muitas
proteínas pela formação de ligações
covalentes entre partes de uma molécula
polipeptídica ou entre duas cadeias
polipeptídicas diferentes.
AMINOÁCIDOS
Grupos R carregados positivamente (básicos)
•Os grupos R mais hidrofílicos são aqueles
carregados positivamente ou negativamente.
•Aminoácidos nos quais os grupos R têm uma
carga positiva significativa em pH 7,0.
Grupos R carregados negativamente (ácidos)
Apresentam grupos R com carga negativa
final em pH 7,0, cada um dos quais tem um
segundo grupo carboxila.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos incomuns também têm funções
importantes
Além dos 20 aminoácidos comuns, as proteínas
podem conter resíduos criados por modificações
de resíduos comuns já incorporados em um
polipeptídeo.
4-hidroxiprolina é encontrado em proteínas da
parede celular de células vegetais.
4-hidroxiprolina e a 5-hidroxilisina são
encontrados no colágeno, proteína fibrosa de
tecidos conectivos.
6-N-metil-lisina é um constituinte da miosina
(proteína contrátil do músculo).
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos incomuns também têm funções
importantes
γ-carboxiglutamato é encontrado na proteína de
coagulação protrombina e em algumas proteínas
que se ligam ao Ca2+ como parte de suas funções
biológicas.
Desmosina é derivada de quatro resíduos de
lisina, encontrada na proteína fibrosa elastina.
Selenocisteína é um caso especial. Esse raro
resíduo de aminoácido é introduzido durante a
síntese proteica, em vez de criado por uma
modificação pós-sintética. Contém selênio ao
invés de enxofre da cisteína.
Na verdade derivada da serina, a selenocisteína é
um constituinte de poucas proteínas conhecidas.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos incomuns também têm
funções importantes
Alguns resíduos de aminoácidos em
uma proteína podem ser modificados
transitoriamente, adição de grupos:
•Fosforil
•Metil
•Acetil
•Adenilil
•ADP-ribosil
Para aumentar ou diminuir a
atividade de uma proteína.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos incomuns também têm funções importantes
Cerca de 300 aminoácidos adicionais foram encontrados nas células. Eles têm várias
funções, mas não são todos constituintes de proteínas.
Ornitina e a Citrulina são intermediários-chave (metabólitos) na biossíntese de arginina
e no ciclo da ureia.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos podem agir como ácidos e bases
Os grupos amino e carboxila de aminoácidos,
em conjunto com os grupos ionizáveis R de
alguns aminoácidos, funcionam como ácidos
e bases fracos.
Quando um aminoácido sem um grupo R
ionizável é dissolvido em água em pH
neutro, ele permanece na solução como um
íon bipolar, ou zwitteríon (do alemão “íon
híbrido”), que pode agir como ácido ou base.
Substâncias com essa natureza dupla (ácido-
base) são anfotéricas e são frequentemente
chamadas de anfólitos.
Doador de prótons
Aceptor de prótons
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos têm curvas de titulação
características
A titulação ácido-base envolve a adição ou
remoção gradual de prótons.
•Os dois grupos ionizáveis de glicina
(carboxila e amino), são titulados com uma
base forte, como NaOH.
•O gráfico tem duas fases distintas,
correspondendo à desprotonação de dois
grupos diferentes na glicina.
Essa propriedade é a base para a
eletroforese, um método para a separação
de moléculas baseado em suas cargas. Esse
método é útil na determinação da estrutura
de proteínas e ácidos nucléicos.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos têm curvas de titulação
características
Em pH muito baixo, a espécie iônica
predominante de glicina é a forma
completamente protonada +H3N-CH2-COOH.
No primeiro estágio da titulação, o grupo –
COOH de glicina perde seu próton.
No ponto médio desse estágio, estão
presentes concentrações equimolares de
espécies doadoras (+H3N-CH2-COOH) e
aceptoras (+H3N-CH2-COO
-) de prótons.
Como na titulação de qualquerácido fraco,
um ponto de inflexão é alcançado nesse
ponto médio onde o pH é igual ao pKa do
grupo protonado que está sendo titulado.
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos têm curvas de titulação
características
Para a glicina, o pH no ponto médio é 2,34,
portanto seu grupo –COOH tem um pKa de
2,34.
(O pKa é uma medida da tendência de um grupo doar
um próton, com essa tendência diminuindo dez vezes
à medida que o pKa aumenta em uma unidade: 1,34 –
3,34).
À medida que a titulação da glicina prossegue,
outro ponto importante é alcançado no pH
5,97. Aqui há outro ponto de inflexão, no qual
a remoção do primeiro próton está completa e
a remoção do segundo apenas começou.
Nesse pH, a glicina está presente em grande
parte como o íon bipolar (zwitteríon) +H3N-CH2-
COO-
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos têm curvas de titulação
características
O segundo estágio da titulação corresponde
à remoção de um próton do grupo –NH+3 da
glicina.
O pH no ponto médio dessa fase é 9,60, igual
ao pKa para o grupo –NH
+
3
A titulação está completa em um pH de cerca
de 12, no ponto em que a forma
predominante de glicina é H2N-CH2-COO
-
Obs: Apenas a histidina tem um grupo R (pKa
= 6) que fornece um poder de
tamponamento significativo próximo do pH
neutro normalmente encontrado nos líquidos
intracelulares e extracelulares dos animais e
bactérias.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Os polipeptídeos que ocorrem biologicamente variam em tamanho de pequenos a
muito grandes, consistindo em dois ou três a milhares de resíduos de aminoácidos
ligados.
Ligação peptídica: duas moléculas de aminoácidos são ligadas de modo covalente por
meio de uma ligação amida substituída a fim de produzir um dipeptídeo.
•Tripeptídeo
•Tetrapeptídeo
•Pentapeptídeo...
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
As proteínas podem ter milhares de resíduos de aminoácidos.
As moléculas chamadas de polipeptídeos têm massas moleculares abaixo de 10.000, e
as proteínas têm massas moleculares mais elevadas.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Nenhuma generalização pode ser feita sobre as massas moleculares de peptídeos e
proteínas biologicamente ativos em relação às suas funções.
Mesmo os menores peptídeos podem ter efeitos biologicamente importantes.
Éster metílico de L-aspartil-L-fenilalanina, o adoçante artificial mais conhecido como
aspartame ou NutraSweet.
Dipeptídeo sintetizado comercialmente
Ex2: Ocitocina (nove resíduos de aminoácidos), secretada pela glândula neuro-
hipófise, que estimula as contrações uterinas.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Quão longo é o comprimento das cadeias polipeptídicas em proteínas?
Os comprimentos variam consideravelmente.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Algumas proteínas consistem em apenas uma única cadeia polipeptídica, porém
outras, chamadas de proteínas multissubunidade, tem dois ou mais polipeptídeos
(idênticos ou diferentes) associados de modo não-covalente.
Se pelo menos duas são idênticas, a proteína é chamada de oligomérica e as unidades
idênticas são chamadas de protômeros.
Hemoglobina: proteína multissubunidade.
•Tetrâmero de quatro subunidades de polipeptídeos
•Dímero de protômeros αβ.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Algumas proteínas contêm duas ou mais cadeias polipeptídicas ligadas
covalentemente.
As duas cadeias polipeptídicas da insulina são unidas por ligações dissulfeto. Em tais
casos, os polipeptídeos individuais não são considerados subunidades, mas são
comumente chamados de cadeias.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Algumas proteínas contêm outros grupos químicos além dos aminoácidos.
Proteínas Conjugadas:
Proteínas que contêm componentes químicos permanentemente associados além dos
aminoácidos.
A parte não aminoácido de uma proteína conjugada é normalmente chamada de grupo
prostético.
•Lipoproteínas: contêm lipídeos ligados de forma covalente.
•Glicoproteínas: contêm carboidratos ligados de forma covalente.
•Metaloproteínas: contêm íons metálicos firmemente associados (mioglobina,
hemoglobina, citocromos).
Normalmente, o grupo prostético desempenha um papel importante na função
biológica da proteína.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
A estrutura de proteínas: estrutura primária.
O que torna uma proteína uma enzima, outra um hormônio, outra uma proteína
estrutural e ainda outra um anticorpo? Como elas diferem quimicamente?
As distinções mais óbvias são estruturais.
Uma descrição de todas as ligações covalentes (principalmente ligações peptídicas e
dissulfeto) ligando resíduos de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica é a sua
estrutura primária, onde o elemento mais importante é a sequência de resíduos de aa.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
A estrutura secundária se refere a arranjos particularmente estáveis de resíduos de
aminoácidos dando origem a padrões estruturais recorrentes.
A estrutura terciária descreve todos os aspectos do enovelamento tridimensional de
um polipeptídeo.
Quando uma proteína tem duas ou mais subunidades polipeptídicas, seus arranjos no
espaço são chamados de estrutura quaternária.
A estrutura primária determina como a proteína se dobra em sua estrutura tridimensional única, e
isso, por sua vez, determina a função da proteína.
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
•As proteínas com funções diferentes sempre possuem sequências de aminoácidos
diferentes.
•Comparando proteínas funcionalmente semelhantes de diferentes espécies, foi
descoberto que essas proteínas frequentemente têm sequências de aminoácidos
semelhantes.
Portanto, uma ligação íntima entre a estrutura primária da proteína e sua função é
evidente.
A sequência de aminoácidos é totalmente fixa ou invariável para uma determinada 
proteína?
NÃO!
Alguma flexibilidade é possível. Estima-se que 20 a 30% das proteínas humanas sejam
polimórficas, possuindo variações nas sequências de aminoácidos na população
humana. Muitas dessas variações na sequência têm pouco ou nenhum efeito na
função da proteína. Porém, as regiões cruciais, essenciais para as funções, são
conservadas.
REFERÊNCIAS
CAMPBELL, M. K. Bioquímica. 3° ed. Porto Alegre: Artmed Editora, 2000. 
MURRAY, R. K.; BENDER, D. A.; BOTHAM, K. M.; KENNELLY, P. J.; RODWELL, V. W.; WEIL, P. A. 
Bioquímica Ilustrada de Harper. 29 ed. Artmed, 2014.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6 ed. Artmed, 2014.