Aminoácidos, peptídeos e proteínas, enzimas.

Prévia do material em texto

RESUMO PROVA BIOQUÍMICA
AMINOÁCIDOS
Cada aminoácido apresenta um grupo carboxila, um grupo amino primário, e uma cadeia lateral distintiva, ou seja, um grupamento R, tudo isso ligado ao carbono α* - carbono quiral. (EXCESSÃO A REGRA: Aminoácido Prolina, pois possui um amino secundário)
Em ph fisiológico (7,4) os grupamentos carboxilas e aminos formam íons, obtendo cargas – COO- e NH2+;
Formam as ligações peptídicas, e seus grupamento aminos e carboxila, que estão na extremidade, ligam um aminoácido ao outro. 
As cadeias laterais que podem se ligar ao carbono α* estão dispostas em 20 variáveis totalmente diferentes entre si, isso que torna cada aminoácido ÚNICO.
CLASSIFICAÇÃO
	A classificação de um aminoácido ocorre de acordo com a sua cadeia lateral, pois esta é a única coisa que s difere um do outro. 
APOLARES: Aminoácidos hidrofóbicos, incapazes de formar pontes de hidrogênio ou fazer ligações iônicas, são cadeias “oleosas” pois não se solubilizam em água. Os aminoácidos apolares tendem a se agrupar no interior das proteínas, o que estabiliza a estrutura da mesma, por causa das interações hidrofóbicas – alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina.
AROMÁTICOS: tem sua cadeia R aromática, e são relativamente apolares, ou seja, não se solubilizam em água. Todos podem participar de interações hidrofóbicas, assim como os alifáticos – fenilalanina, tirosina e triptofano;
POLARES: São as cadeias laterais cuja solubilidade em água é alta, ou seja, são hidrofílicos, isso ocorre pois eles contem em sua estrutura grupos funcionais que formam ligações de hidrogênio com a molécula da água. Esses grupamentos não terão carga nenhuma – serina, treonina, cisteína, asparagina, glutamina;
CARGA POSITIVA (BASICOS): São os aminoácidos que terão mais solubilidade em água (positivos e negativos), pois sua carga faz com que se tornem íons, e íons se dissociam facilmente em água, porem essa carga faz com que em pH 7,0 eles se comportem como bases – lisina, arginina, histidina;
CARGA NEGATIVA (ÁCIDOS): Por possuírem carga, também serão os mais solúveis em água, porem ao ter a carga negativa faz com que em pH 7,0 eles se comportem como ÁCIDOS – aspartato e glutamato.
AÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
	Os aminoácidos podem agir como ácidos e bases fracos, devidos as cargas dos seus grupamentos R, isso faz com que tanto os aminoácidos livres quanto os aminoácidos combinados em cadeias peptídicas, possam atuar como tampões. 
	Os aminoácidos (TODOS), em solução aquosa, apresentam um grupamento amino fracamente básicos e um carboxila fracamente básico, o que torna propício para os tampões, já os aminoácidos ácidos e básicos, possuem um grupamento R altamente ionizável, o que os permite ter essas características e atuar como tampões. 
OBS: Uma solução tampão é aquela que mantem os valores de pH de um meio, não fazendo com que esse tenha bruscas alterações. 
PROPRIEDADES QUÍMICAS
Ponto Isoelétrico (pl): O ponto isoelétrico é o pH no qual o aminoácido se encontra onde a soma das suas cargas, positivas e negativas, e eletricamente neutro (carga líquida). – Se o pI>7 = básico, e se o pI<7 = ácido. 
 
Índice de hidrofobicidade: É uma escala teórica que estima se as cadeias laterais dos aminoácidos podem procurar ambientes aquosos (como o citoplasma) ou lipídicos (como as membranas celulares). Quando o valor for negativo significa hidrofilicidade, e se for positivo indica hidrofobicidade. 
Frequência %; Porcentagem que indica a ocorrência de cada aminoácido em um universo de 1500 proteínas sequenciadas. 
CURVA DE TITULAÇÃO
	A curva de titulação de um aminoácido envolve a adição ou remoção gradual de prótons. A partir dela é possível calculas o pl de uma substancia pois estão envolvidos os valores de pk1 e pk2 e com e está tudo representado graficamente. 
A partir da curva de titulação da glicina, menor aminoácido existente, é possível obter várias informações importantes 
Possui duas regiões de tamponamento, uma delas relacionada ao pk1 e outra ao pk2.
Todo aminoácido que possuir um grupo amino, um grupo carboxila e um grupo R não ionizável, vai apresentar curvas de titulação muito parecidas com os valores da glicina. 
LIGAÇÃO ENTRE AMINOÁCIDOS 
	Os aminoácidos fazem ligações entre si, chamadas ligações peptídicas, essas ligações são o que formam os peptídeos e proteínas, pois quando uma ou mais ligações peptídicas se juntam elas formam uma cadeia peptídica. 
São ligações covalentes, rígidas e estáveis, caráter parcial de dupla ligação. 
CLASSIFICAÇÃO – METABOLISMO 
Glucogênicos: Podem se transformar em glicose - Alanina, arginina, metionina, cisteína, cistina, histidina, treonina, valina.
Glucocetogênicos: Podem se transformar em glicose ou em corpos cetônicos - fenilalanina, tirosina e triptofano, isoleucina e lisina
Cetogênicos: Podem se transformar em corpos cetônicos
PEPTÍDEOS E PROTEINAS
Os peptídeos e proteínas são polímeros de aminoácidos. 
Ligação peptídica formam os peptídeos, podendo estes ser dipeptidios, tripeptidios, tetrapeptidios, pentapeptidios. Ate 30 aminoácidos se chama oligopeptideos, e mais de 30 polipetideos.
Um peptídeo sempre ira terminar sua cadeia com um aminoterminal (esquerda) e um carboxiterminal (direita), e terão somente um grupo amino e um grupo carboxila, devida as ligações peptídicas. 
As proteínas possuem 4 conformações estruturais: primaria, secundaria, terciaria, quaternária. 
ESTRUTURAS DAS PROTEINAS 
PRIMÁRIA: São somente os aminoácidos e ligações peptídicas da molécula.
SECUNDÁRIA: Possuem duas conformações possíveis, a α-Helice ou a conformação-β. Nessa estrutura os aminoácidos e peptidos começam a se “enrolar” formando arranjos com formato helicoidal. 
Α-Helice – conformação mais comum, formato helicoidal, tem como principal força de estabilização as pontes de hidrogênio. 
Conformação-β – conformação menos comum, onde um componente da cadeia interage com o outro, estrutura de ziguezague, podem ser folhas β ou curvaturas (dobras) β. 
 
 ALFA-HÉLICE DOBRA-BETA FOLHA-BETA
TERCIARIA: Conformação tridimensional da proteína, quando a estrutura secundaria começa a se condensar, podendo formar as proteínas fibrosas ou globulares. 
Fibrosas: Colágeno, queratina e seda, são compostas de cadeias filamentosas individuas e alongadas que se unem, formando uma estrutura muito estável, muito pouco solúvel (quase nada), e tem função estrutural.
Globulares: Citocromo c e as proteínas do sangue. São solúveis em agua e compactas por causa dos dobramentos da longa cadeia peptídica. 
OBS: Existem interações que estabilizam a estrutura terciaria, como pontes dissulfeto, interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, e interações iônicas. 
QUATERNARIA: Compõe as proteínas que são compostas por mais de uma cadeia de polipeptídicas, nessa estrutura o que ocorre é a junção de uma ou mais cadeias peptídicas com conformações terciarias, formando assim uma estrutura quaternária. 
CLASSIFICAÇÃO – COMPOSIÇÃO
	As proteínas podem ser classificadas de acordo com a sua composição, elas podem simples ou conjugadas. As proteínas simples são aquelas proteínas que possuem somente aminoácidos em sua composição, e as proteínas conjugadas são aquelas que além dos aminoácidos possuem grupos protéticos que fazem um papel importante em suas funções. 
- Grupos Prostéticos: faz com que as proteínas conjugadas tenham sua classificação de acordo com os seus grupos prostéticos. 
DESNATURAÇÃO DAS PROTEINAS
	É a modificação da estrutura tridimensional da proteína sem que tenha ocorrido alteração na sua estrutura primária.
Desdobramento, e desorganização das estruturas secundarias e terciarias 
Agentes desnaturantes: calor, solventes orgânicos, agitação mecânica, ácidos ou bases fortes, detergentes e íons de metais pesados
A desnaturação pode ser reversível sob condições ideias, tendo como resultado o redobramento da proteína quando o agente desnaturante for retirado 
As proteínas retiradas tornam-se insolúveis quandoem solução. 
PROTEINAS HEME 
Proteínas altamente especializadas, contendo o grupo HEME, como grupo prostético. 
Estrutura: fe2+ preso no centro da molécula do heme, com quatro nitrogênios do anel porfirínico. Essa conformação serve para que o fe2+ não torne-se fe3+, pois assim ele não poderia aceitar o oxigênio. 
A mioglobina e a hemoglobina são duas estruturas que possuem o HEME como grupo prostético, a hemoglobina possui 4 hemes, e a mioglobina possui 1, além disso a hemoglobina é composta por 4 cadeias polipeptídicas e a mioglobina é uma proteína monomérica. 
Cada HEME aceita a ligação de um oxigênio. 
MIOGLOBINA 
	A mioglobina é uma proteína globular que possui função de armazenar oxigênio e acelerar o transporte do mesmo nos músculos cardíacos e esqueléticos do organismo, ela tem alta afinidade por O2. 
A sua estrutura terciaria tem 8 α-helice (A, B, C, D, E, F, G, H);
A maioria dos seus aminoácidos são apolares, formando uma estrutura estabilizada por estruturas hidrofóbicas;
O grupamento HEME da mioglobina está entre as α-helice E e F;
Não sofre ação dos reguladores prostéticos, ou seja, sua afinidade pelo oxigênio vai ser sempre o mesmo. 
HEMOGLOBINA
A hemoglobina é uma proteína globular com função transportadora de oxigênio, dos pulmões para os tecidos do corpo e possui afinidade por O2 é variável.
Encontrada nas hemácias (eritrócitos) 
É composta por e (duas cadeias alfa e duas betas, chamadas de dímeros)
Existem três tipos de hemoglobinas, a HbA, HbF e HbS. 
CONFORMAÇÕES – HEMOGLOBINA 
	A hemoglobina pode apresentar duas conformações, a conformação T, de tensa, ou a conformação R, de relaxada.
	A conformação Tensa (T), é quando a hemoglobina se encontra na forma desoxiemoglobina, ou seja, sem oxigênios. Dessa forma, é muito difícil do primeiro oxigênio se ligar a ela, porem após o primeiro se ligar, se torna muito mais fácil para todos os outros fazerem suas ligações. (BAIXA AFINIDADE)
	A forma relaxada (R), é a conformação oxiemoglobina, onde ela se encontra oxigenada. Dessa forma, as ligações de oxigênio causam na hemoglobina algumas rupturas nas ligações iônicas e pontes de hidrogênio entre os seus dímeros. (ALTA AFINIDADE)
A hemoglobina passa por várias alterações conformacionais na transição do estado desoxigenado para oxigenado.
No estado oxigenado há estreitamento da cavidade central dos dímeros.
O que ocorre após a primeira molécula de oxigênio se ligar a forma tensa da hemoglobina chama-se COOPERATIVIDADE, tendo a quarta molécula 300x mais afinidade do que a primeira.
CURVA DE DISSOCIAÇÃO
	Uma curva de saturação medida em diferentes pressões parciais de oxigênio chama-se curva de dissociação do oxigênio. 
	A hemoglobina e a mioglobina apresentam curvas diferentes, no gráfico mostra que a mioglobina tem maior afinidade pelo oxigênio que a hemoglobina, isso se deve ao fato da hemoglobina sofrer ação dos efetores alostéricos. 
	A hemoglobina apresenta uma curva sigmoidal, e a mioglobina uma curva hiperbólica.
EFETORES ALOSTÉRICOS 
	Reguladores da afinidade da hemoglobina por oxigênio, pois fazem com que essa afinidade diminua. Os efetores são a pressão de oxigênio, pH do ambiente, pressão de gás carbônico, e molécula de 2,3-BPG. 
2,3-BPG: O 2,3 – BPG é uma molécula alostérica, pois ela reduz a afinidade do oxigênio com a hemoglobina, sendo um dos principais reguladores do oxigênio. Isso funciona pois o 2,3- BPG liga-se a molécula desoxiemoglobina, e não a oxiemoglobina, e essa ligação estabiliza a conformação tendenciosa da desoxiemoglobina. O BPG regula a afinidade de O2 pela hemoglobina de acordo com a pressão de oxigênio nos pulmões, se tornando essencial para o ser humano quando se trata de adaptação em regiões de alta altitude.
Efeito Bohr: O efeito Bohr ocorre quando o pH do meio diminui ou quando a concentração de co2 é muito grande. Isso faz com que a afinidade da hemoglobina por oxigênio diminua, soltando eles no local onde isto ocorreu, ou não permitindo que eles se liguem a ela. Então, significa que o efeito Bohr ESTABILIZA o estado TENSO da hemoglobina.
OBS: O efeito Bohr (presença de CO2) e o 2,3-BPG, juntos, diminuem em cerca de 2,6 vezes a afinidade da Hb pelo O2.
TIPOS DE HEMOGLOBINA 
HbA – Hemoglobina Adulta, é a mais comum em todos, possui afinidade afetada pelos reguladores, começa a ser produzida a partir do 8 mês de gravidez.
HbF – Hemoglobina Fetal, encontrada em fetos e recém-nascidos, sendo a principal hemoglobina deles, compõem 60% do total. Maior afinidade por oxigênio pois não sofre ação do 2,3 BPG, por ter poucos aminoácidos positivos. Isso é necessário pois o oxigênio facilita a transferência do oxigênio da circulação da mãe para o bebe, através da placenta. 
HbS: Hemoglobina S, causadora da doença anemia falciforme. Ela causa uma deformação em sua estrutura que faz com ela fique no formato de foice, e seja quase insolúvel em agua. Isso faz com que as hemoglobinas deformadas sejam retiradas de circulação, causando uma queda na concentração e então anemia falciforme. O que causa da deformação, é uma simples alteração nos aminoácidos que compõem as suas cadeias peptídicas, uma VALINA APOLAR no lugar do GLUTAMATO.
META-HEMOGLOBINA: Hemoglobina que ao invés de possuir um fe2+ no centro do seu anel HEME, possui um fe3+, fazendo com que não haja ligações do oxigênio. Resultado da exposição a reagentes oxidantes ou de mutações.
ENZIMAS
Enzimas são proteínas catalizadoras de reagentes (substratos) que aumentam a velocidade das reações sem alterarem o processo global.
Comandam todos os eventos metabólicos.
Possui dois nomes um recomendado e outro sistemático, o recomentado tem o sufixo -ASE adicionado ao nome do substrato da reação (reagente), e o sistemático divide as proteínas em seis classes principais, contendo vários subgrupos, tendo o sufixo -ASE adicionado a descrição da reação química catalisada. 
Enzimas possuem sítios ativos, que são os locais onde os substratos vão se ligar, como encaixes perfeitos. 
As enzimas são altamente especificas, podendo interagir com mais de um substrato, mas sempre catalisando apenas um tipo de reação.
Estão localizadas em organelas especificas dentro das células, isso serve para isolar o substrato ou o produto da reação de outras reações competitivas.
Atuam em concentrações muito baixas e em condições suaves de temperatura e pH - Para uma enzima funcionar o meio deve estar entre 36 a 42ºC de temperatura com pH neutro e pressão à 1 atm.
HOLOENZIMAS
	Algumas enzimas podem necessitar de grupos químicos que as ajudem a realizar sua tarefa enzimática. Um desses grupos são os cofatores, que podem ser um ou mais íons inorgânicos (Fe2+, Mg2+, etc), também podem necessitar de uma coenzima, que nada mais é do que uma molécula orgânica ou metalorganica complexa.
Holoenzimas são enzimas que possuem cofatores, ou coenzimas e essas JUNTAS estão cataliticamente ativas, ou seja, estão catalisando reagentes, e realizando a função enzimática juntas. 
REGULAÇÃO
	As atividades enzimáticas podem ser reguladas, ativadas ou inibidas, para que a velocidade de formação do produto responda as necessidades da célula. 
REAÇÃO ENZIMATICA
	Uma reação enzimática simples pode ser descrita da seguinte forma: 
	Onde E, S e P, representam enzima, substrato e produto.
	Existem diferentes tipos de enzimas que realizam diferentes tipos de reações, elas podem ser oxiredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e ligases. 
OXIREDUTASES: Catalisam reações de oxirredução;
TRANSFERASE: Catalisam reações de transferência de grupos com C-, N- OU P-; 
HIDROLASES: Catalisam reações de hidrolise de ligações covalentes
LIASES: Eliminam grupamentos adicionando duplas ligações, ou adicionam grupamentos a duplas ligações. 
ISOMERASES: Catalisam reações de isomerias ópticas e geométricas.
LIGASES: Catalisam reações de ligação entre duas moléculas já existentes tendo gasto de energia (ATP)
OBS: As enzimas aceleram as velocidades das reaçõesporque diminuem sua velocidade de ativação.
É possível aumentar a energia de uma reação, para isso é preciso:
Aumentar a concentração do reagente
Elevar a temperatura (maior n°de moléculas atinge a Ea)
Diminuir a energia de ativação (T constante, um maior n°de moléculas atinge a Ea)
OBS: Após as reações, a concentrações de enzimas sempre permanecera constantes, pois elas não são consumidas na mesma, somente seus substratos. 
Para que uma molécula seja aceita como substrato na enzima ela precisa: 
Se encaixar perfeitamente no espaço do sitio ativo da enzima, ou seja, ter uma forma espacial compatível com a enzima;
Ter os grupos químicos necessários para fazer ligações com as cadeias laterais dos aminoácidos do sitio ativo.
Existem dois tipos de encaixe possível para os substratos nas enzimas, elas podem ser do tipo chave-fechadura, ou do tipo ajuste induzido. O tipo chave fechadura, significa que a enzima possui um tipo de conformação do sitio ativo, e o substrato que irá se ligar ali terá uma conformação complementar aquele espaço, como uma chave em uma fechadura. 
O tipo ajuste Induzido significa que a enzima e o substrato iram mudar suas estruturas para poder ter o encaixe perfeito, neste processo o substrato ao se juntar a enzima faz com que ela mude de conformação e no final a conformação que a enzima escolher, força o substrato a mudar de forma. 
ENZIMAS X CATALISADORES QUÍMICOS
As enzimas são altamente especificas, possuem estrutura complexa, e muita sensibilidade ao pH e a temperatura alta. Para obtenção de uma enzima, é preciso investir, pois seu ela é relativamente cara. As enzimas consomem pouca energia e as chances de formarem subprodutos são muito baixas. Elas possuem uma atividade catalítica a temperatura ambiente muito grande, e sua velocidade de reação também é muito rápida, porem sua velocidade de ativação e estabilidade do preparado são baixos. 
Os catalisadores químicos são pouco específicos, possuem estruturas simples e pouca sensibilidade ao pH e a temperatura alta. Seu custo de obtenção o favorece em certas situações, pois ele é relativamente barato, se comparado as enzimas. Sua capacidade de consumir energia e formar subprodutos é muito forte, e ele possui atividade catalítica em temperatura ambiente baixa. Os catalisadores químicos possuem muita energia de ativação e também muita estabilidade do preparado, porem a velocidade da reação é muito baixa. 
FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
	Existem fatores que podem fazer com que a velocidade enzimatica altere e se “desregule”, esses fatores são ph, a temperatura e alguns inibidores. 
VELOCIDADE: O aumento da velocidade de reação aumenta coma temperatura, até um pico de velocidade ser atingido, pois ao chegar em temperaturas muito elevadas, a velocidade de reação diminui, tendo como resultado a desnaturação da enzima. 
PH: A concentração de H+ afeta a reação de várias maneiras, um exemplo seria o caso de uma atividade catalítica necessitar que o grupamento amino da enzima estivesse carregado positivamente, porem em um pH básico, isso não ocorreria, diminuindo a velocidade de reação. Valores extremos de pH também prejudicam as enzimas, causando a desnaturação da mesma, pois elas necessitam do caráter iônico das suas cadeias laterais dos aminoácidos que as compõem.
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO [S]
A formação do produto é proporcional a concentração do substrato, e sua velocidade de reação também quando se tem baixa concentração de substrato. 
 – Porém, existe uma velocidade máxima que independe da concentração de substrato
CONSTANTE DE MICHAELIS-MENTEN 
 	A constante de Michaelis-Menten é característica de cada enzima e de seu substrato, pois ela mede a concentração de substrato necessária para que a velocidade da reação seja a metade da velocidade máxima. 
CONSTANTE CATALÍTICA (Kcat)
	A constante catalítica estuda a eficiência da catalise enzimática, ela mede a eficiência máxima obtida em condições de velocidade máxima. 
LINEAWEAVER E BURK
	Fizeram valores inversos para tudo, criando uma equação da reta. 
ISOENZIMAS e METALOENZIMAS
	As metaloenzimas são enzimas que funncionam somente na presença de um metal. As isoenzimas são enzimas homologas dentro do mesmo organismo que catalisam a mesma reação. Sua diferença é estrutural e é muito pequena, mas possuem valores diferentes para Km, Vmax e regulação. 
Tecidos ou organelas diferentes. 
Atuação de isoenzimas, a b, c d e, cada curva representa uma isoenzima, sendo a linha do meio a padrao. 	
INIBIÇÃO ENZIMATICA
	As inibições enzimaticas podem ser reversiveis ou irreversiveis, as reversiveis são competitivas ou não competitivas. 
IRREVERSIVEL: O inibidor se liga com o sitio ativo da enzima e forma um complexo estavel, formando uma ligação covalente. 
REVERSIVEL COMPETITIVA: Quando o inibidor liga-se reversivelmente ao mesmo sitio ativo que o substrato se ligaria, competindo com o substrato por esse sitio. 
REVERSIVEL NÃO COMPETITIVA: Quando o inibidor e o substrato se ligam a sitio ativos diferentes, não tendo competição pelo espaço, não tem alteração no KM da enzima, o aumento do substrato não altera a inibição. 
REGULADORES ENZIMATICOS
	São reguladores das atividades enzimaticas, seus mecanismos são as enzimas alostericas, disponibilidade do substrato, compartimentalização intracelular, controle genico,modificação covalente e a clivagem proteolitica de pró-enzimas. 
MODULAÇÃO ALOSTÉRICA: Ocorre em enzimas que possuem o local de modulação alosterico, ou seja, alem do sitio ativo ela possuem um um sitio alosterico. Os moduladores alostericos podem ser heterotropicos, que sinifica que o modulador é difrente do substrato e o local de modulação (sitio alosterico) é especifico de cada modulador, homotropicos, onde o modulador é igual ao substrato, positivos que ativam as enzimas ou negativas que inibem as enzimas. 
OBS: A ligação que ocorre entre o modulador e a enzima é não covalente, induz a modificação estrutural das enzimas e modifica a afinidade das enzimas com seus substratos.
MODIFICAÇÃO COVALENTE: Atraves da fosforilção ocorre a regulção de inumeros processos metabolicos, pois a enzima inativa ao sofrer fosforilação ela se torna ativa – quinases e fosfotases. 
CLIVAGEM PRÓTEOLÍTICA: A Cclivagem faz com que ocorra a ativação enzimatica.