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Aminoácidos e Proteínas Prof. Ulisses Cesar Estrutura dos Aminoácidos • Os aminoácidos são as unidades estruturais básicas das proteínas. Estrutura Geral • Quatro grupamentos diferentes conectados ao carbono tetraédrico (assimétrico) - isômeros L e D. Só os aminoácidos L são constituintes de proteínas. • De fato, todas as proteínas em todas as espécies, são construídas a partir do mesmo conjunto de 20 aminoácidos. Vinte tipos de cadeias laterais, variando em tamanho, forma, carga, capacidade de formação de pontes de H e reatividade química. Exemplos de outros aminoácidos não constituintes de proteínas • Existem cerca de 300 aminoácidos encontrados em células. Possuem uma variedade de funções, mas não constituem proteínas. Aminoácidos Essenciais x Não Essenciais • Aminoácidos produzidos ou sintetizados pelo nosso organismo - não essenciais : Glicina, alanina, prolina, serina, cisteína*, aspartato, asparagina, glutamato, glutamina, tirosina* • Aminoácidos que precisam ser obtidos a partir da dieta – essenciais: valina, leucina, isoleucina, metionina*, treonina, fenilalanina*, triptofano, lisina, arginina, histidina Metionina – precursor da cisteína Fenilalanina – precursor da tirosina Erros inatos do metabolismo- ex.: fenilcetonúrico – deficiêcia da enzima fenilalanina hidroxilase – acumula fenilalanina – transformado em fenilcetoácidos – neurotóxicos - eliminados na urina . Orientação: dieta restrita em fenilalanina (ex.:leite especial) Estrutura de Proteínas Exemplos de proteínas de interesse clínico • As proteínas são classificadas como fibrosas (principalmente estruturais) ou globulares. • Fibrosas de interesse clínico: fibrinogênio, troponina, colágeno, miosina. • A maioria das proteínas de interesse clínico é de proteínas globulares solúveis, tais como: hemoglobina, enzimas, hormônios peptídeos e proteínas plasmáticas. Proteínas globulares • São compactas e possuem pouco ou nenhuma água no interior da molécula. • Grande parte dos grupos R polares está localizada na superfície da proteína, onde exercem influência na: 1) solubilidade 2) comportamento ácido-básico 3) mobilidade eletroforética da ptn Proteínas podem realizar diversa funções: Hemoglobina é uma proteína de transporte de O2 – não é enzima, pois não transforma o O2. Hemácias hemoglobina Hemácias •Transporte de moléculas e íons através da membrana •Transporte de Oxigênio •Transporte de elétrons (cadeia respiratória) •Citoesqueleto da célula •Receptores de hormônios e de neurotransmissores •Enzimas Estrutura Primária • Os aminoácidos se unem por ligações peptídicas formando cadeias peptídicas. As ligações peptídicas ocorrem entre a carboxila de um aminoácido e o grupo amino de outro aminoácido, liberando uma molécula de água. Uma cadeia peptídica tem polaridade, porque suas extremidades são diferentes, com uma amina (início) numa ponta e uma carboxila na outra. Exemplo de pentapeptídeo Estrutura Primária • Corresponde à sequência linear dos aminoácidos (aas). • cada aa em um peptídeo é chamado de resíduo. • Cada cadeia peptídica é constituída de uma parte que se repete regularmente, chamada de cadeia principal ou arcabouço, e uma parte variável, que corresponde às distintas cadeias laterais (radicais). Forças de interação • O arcabouço peptídico é rico em potencial de formação de pontes de H . Cada unidade contém um grupamento carbonila (aceptor) e, com exceção da prolina, um grupamento NH, que é um bom doador para esta ponte. • Estes grupamentos interagem entre si e com grupamentos funcionais de cadeias laterais, estabilizando determinadas estruturas. Folha beta pregueada Alfa hélice Interação entre cadeias peptídicas • A maioria das cadeias polipeptídicas naturais contém entre 50 e 2.000 aminoácidos, e são comumente referidas como proteínas. • Peso molecular médio de um aa é de 110, logo para a maioria das proteínas o PM está entre 5.500 e 220.000. • Em algumas proteínas, a cadeia peptídica linear é interligada. As mais comuns das interligações são as pontes dissulfeto (ex.: fibras de colágeno e fibrina). Ponte dissulfeto Estrutura Secundária: as cadeias peptídicas podem dobrar-se em estruturas regulares, tais como a hélice alfa, a folha beta, voltas e alças • Alfa hélice – um arcabouço principal firmemente espiralado forma a parte interna do bastão, e as cadeias laterais se projetam para fora em uma disposição helicoidal. • A hélice é estabilizada por pontes de H entre os grupamentos NH e CO da cadeia principal. • Duas ou mais hélices podem se entrelaçar formando uma estrutura muito estável. • Tais super-hélices de alfa hélices são encontradas na miosina e tropomiosina no músculo, na fibrina, na queratina do cabelo , assim como nas cerdas de porco espinho e no citoesqueleto das células. Alfa Hélice Queratina do cabelo Colágeno As Folhas Beta são estabilizadas por pontes de hidrogênio entre filamentos peptídicos • Uma cadeia peptídica, chamada de fita beta, em uma folha beta, é quase totalmente distendida em vez de firmemente enrolada como a hélice alfa. • As proteínas ligantes de ácidos graxos, importantes para o metabolismo lipídico, são constituídas quase inteiramente de folhas beta. • Algumas doenças estão relacionadas a transformação de -Hélice em folhas -pregueadas (“doença da vaca louca” ou prion) e produção de proteínas alteradas, como as proteínas -Amilóides (doença de Alzheimer). Folha -pregueada Folha beta pregueada Alfa hélice Alteração da forma alfa hélice para beta pregueada da proteína Encefalopatia Espongiforme (Prion) – doença da vaca louca Príons • Os príons têm etiologias genéticas e infecciosas. Todas as células de mamíferos carregam um gene que produz a forma normal da proteína, PrPC. Mutações esporádicas ou herdadas neste gene podem causar doenças. • Príons também podem causar doenças, passando entre os indivíduos. A forma anormal pode induzir mudanças conformacionais nos príons normais já presentes nos tecidos neurológicos, produzindo formas mais anormais. Estas formas podem causar mais mudanças conformacionais em uma alça de retroalimentação positiva Encefalopatia Espongiforme Bovina – príons anormais • Buracos se desenvolvem por todo o cérebro. Células começam a morrer, devido a capacidade dos príons anormais para unir e formar barras de proteína por muito tempo. • O dano tecidual provoca alteração progressiva do controle neurológico que pode afetar diversas funções, como equilíbrio, controle muscular, humor e sono (dependendo das áreas do cérebro mais afetadas). • Todas as doenças causadas pelos príons são fatais. Estruturas Terciárias • Proteínas hidrossolúveis se enovelam em estruturas compactas com o interior apolar, formando proteínas globulares. Estruturas Quaternárias • Cadeias peptídicas podem se associar em estruturas com múltiplas subunidades • São proteínas que contêm mais do que uma cadeia peptídica , exibindo um quarto nível de organização estrutural. • Cada cadeia peptídica é chamada de subunidade. • O tipo mais simples de estrutura quaternária é um dímero. A hemoglobina contém duas subunidades alfa e duas beta. Hemoglobina Grupo heme – anel porfirínico Substituição do aminoácido ácido glutâmico pela valina na posição 6 das cadeias da hemoglobina, tornam a hemácia falciforme. Eletroforese Separação de macromoléculas (no caso proteínas) utilizando o princípio da migração das moléculas em gel submetido a um campo elétrico. Separação por diferença de Peso Molecular (PM). Os padrões ou referências de PM para comparação com a corrida da proteína desconhecida, a fim de encontrar seu PM. Separação pelo ponto isoelétrico
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