Aminoácidos e proteínas

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Aminoácidos, peptídeos e proteínas
CLAUDIA REZENDE
IQ/UFRJ
Proteínas
• Nos animais, geralmente são polímeros feitos a partir de 20 
aminoácidos diferentes ;
• Diferem em característica e função, que dependem da 
ordem de aminoácidos que compõem a proteína ;
• Executam muitas funções diferentes nos organismos vivos; 
determinam a forma e a estrutura das células, e coordenam 
quase todos os processos vitais; 
• As funções das proteínas são específicas a cada uma delas : 
integridade celular, defesa contra agentes externos, reparo 
de danos, controle e regulação de funções celulares, etc.
Função ESTRUTURAL 
-Algumas glicoproteínas fazem parte das membranas celulares, 
atuando como receptores ou facilitadores do transporte de 
substâncias. 
- Histonas auxiliam o enrolamento espacial do DNA nos 
cromossomos; 
-Algumas proteínas fornecem elasticidade e resistência a órgãos e 
tecidos, como o colágeno do tecido conjuntivo fibroso, a 
elastina do tecido conjuntivo elástico, a queratina da epiderme e 
a fibroína para fabricar as teias de aranha e os casulos de 
seda. 
Função de REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA 
-Exemplo de atuação em fatores de transcrição e de tradução, e 
outras regulam a divisão celular, como a ciclina.
http://www2.ufpel.edu.br/iqg/db/Apresenta%E7%F5es_PPT/Textos%20Complementares/Resumo%20sob
re%20Fun%E7%F5es%20das%20Prote%EDnas.pdf
Aminoácidos 
• são os blocos de construção moleculares de 
proteínas 
• contem um grupo ácido carboxílico e um grupo 
amino em alfa (�) de carbono (majoritariamente) 
• são ionizados em solução 
• contem grupos laterais diferentes (R).
Na maior parte dos fluidos corporais, o grupo 
carboxílico (-COOH) e o grupo amino (-NH2) são 
ionizados. 
Um aminoácido ionizado que tem uma carga 
positiva e negativa, é um ion dipolar denominado 
um zwitterion.
Aminoácidos e sua estereoquímica
Relação entre os estereoisómeros da 
alanina e a configuração absoluta do L-e 
D-gliceraldeído
Os resíduos de aminoácidos nas proteínas são os isómeros L
aminoácidos são quirais, 
exceto glicina;
Eles têm projeções de 
Fischer 
estereoisômericas.
Com o grupo carboxilato
na parte superior, o 
grupo R, na parte 
inferior, e o grupo amino
à esquerda: 
são os isómeros L
Tipos de aminoácidos de acordo com o grupo R 
(assinalado em rosa)
Anel indólico
guanidino
imidazol
Aminoácidos básicos
Aminoácidos ácidos
Reversibilidade na formaçao da ponte de dissulfeto
pela oxidação da cisteína
Outros aminoácidos
12
34
5
αβγ
plant cell wall,
collagen
colageno
Myosimiosina, responsavel
pela Contraçao muscularn
Prototrombina, atua
na coagulaçao
sanguinea
Fibras
elasticas
Lysine 
residues
Outros 300 aa ja foram observados em células
Os aminoácidos essenciais são em 10, não sintetizados 
pelo organismo e devem ser consumidos a partir de 
proteínas na dieta.
Aminoácidos em vegetais e grãos
As dietas que dependem de alimentos de origem vegetal para a 
proteína podem conter uma variedade de fontes de proteína para se 
obter todos os aminoácidos essenciais.
IONIZAÇAO de aminoácidos 
• Um aminoácido pode ter uma carga neutra global 
que forma apenas a um pH específico ou ponto 
isoeléctrico (pI).
O aminoacido pode:
• existir como um ion positivo se a solução for mais 
ácida do que o seu pI
• existir como um íon negativo, se a solução é mais 
básico do que o seu pI
1. Forma positivamente carregada; 2. Forma eletricamente neutra, conferindo carga total nula. 
Essa forma também é denominada isoelétrica ouzwitteriônica; 3. Forma negativamente
carregada
Essas formas tem sua concentração dependente do pH em que a solução do aminoácido se 
encontra. 
Quanto menor o valor de pH, maior a concentração de íons H+ em solução e maior a prevalência
da forma positivamente carregada (1). 
Quanto maior o valor de pH, menor a quantidade de íons H+ em solução, com prevalência da
forma negativamente carregada(3). 
A forma eletricamente neutra (2) só existe numa condição de pH intermediária as 2 anteriores. 
Esses valores de pH podem ser determinados experimentalmente e também estendidos às
proteínas.
O ponto onde a carga líquida total da molécula de aminoácido ou proteína é nula é
denominado PONTO ISOELÉTRICO ( PI)
Titulaçao da glicina
IONIZAÇAO de aminoácidos e caráter anfotérico
Ponto isoelétrico
pI = ½ (pk1 + pk2) = ½ (2.34 + 9.60) = 5.97
Aspectos gerais da acidez x basicidade
3 estágios de ionizaçao
AA com R ionizavel
AA com R não ionizavel pka do grupo –COOH : 1.8 – 2.4
pka do grupo –NH3+ : 8.8 – 11.0
e.g.
Peptideos
Formação da ligaçao peptidica (em
amarelo)
Serilgliciltirosilalanilleucina
ou
Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu
ou
SGYAL
Ex: Pentapeptideo
condensaçãohidrolise
Um peptideo é denominado com os 
nomes de todos os aminoácidos, 
utilizando -il terminal . O nome do 
último aa à esquerda fica completo. 
A maior parte das proteinas naturais possuem mais que 2.000 residuos de aminoacidos
Alguns peptideos e polipeptideos
A parte nao proteica da uma proteina conjugada é chamada grupo prostetico
Aspectos gerais da estrutura proteica
Sequencia dos aa e sua estrutura
básica
Arranjos estaveis
Aspectos 3D
Arranjo espacial das 
subunidades
Estrutura primária:
Sequencia dos aa ligados. As estruturas 
primárias da oxitocina e da vasopressina
são semelhantes, exceto pela posição do 
aa 3 e 8 .
A insulina foi a primeira 
proteína a ter sua estrutura 
primária determinada. 
Possui uma estrutura 
primária de duas cadeias 
polipeptídicas ligadas por 
pontes dissulfeto, tendo 
uma cadeia A com 21 
aminoácidos e uma cadeia 
B com 30 aminoácidos
http://w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/bq-mieb/aula3.pdf
Estrutura Secundária - tipos:
αααα hélice, folha e volta
• é um arranjo espacial 
tridimensional de aminoácidos de 
uma cadeia polipeptídica. 
• Realizada por ligações de ponte de 
H (ligação hidrogênio) entre o H 
do grupo NH e o O do C = O , 
dando o formato de um saca-
rolhas (hélice)
A estrutura terciária é estabilizada por ligações de diversos tipos:
iónicas; electrostáticas; pontes de hidrogénio; hidrófobas; 
covalentes (-S-S-)
Proteína globular (mioglobina) proteína fibrosa (colágeno)
Proteína fibrosa , rica em alanina e glicina, com ligaçoes fracas entre as 
cadeias, explicando a viscosidade da fibra da seda
mioglobina
hemoglobina
imunoglobinas
muitas enzimas
ribonuclease
insulina
lisozima
(Campos, 1998)
A ponte de enxofre é fundamental na formação e estabilização
das proteínas com estrutura terciária.
(Campos, 1998)
A queratina é uma alfa-hélice rica em ponte
de dissulfeto entre as cisteinas e determina
sua rigidez.
Quanto mais pontes, mais rígidas. O 
resultado da elasticidade do cabelo e da lã
vem do número destas pontes.
Agentes redutores como mercaptoetanol e 
tioglicolato de amonia são empregados no 
rompimento das pontes S-S.
Estrutura quaternária (ex: Hemoglobina)
Corresponde a associações quase sempre reversíveis, por ligações fracas, 
entre vária cadeias polipeptídicas idênticas ou diferentes.
É o nível superior de complexidade da estrutura das proteínas
Hemoglobina :
- desempenha funções de transporte do oxigénio molecular; 
- é um tetrâmero constituído por duas cadeias alfa e duas cadeias beta;
- é formada por 153 resíduos;
- em presença de elevadas concentrações de oxigénio (nos pulmões) a 
molécula de hemoglobina pode ligar a si, reversivelmente , 4 moléculas 
de oxigênio;
- em presença de quantidade elevadas de CO2 e de H+, como sucede 
no tecido respiratório, o oxigénio é libertado
https://www.google.com.br/search?q=hemoglobina&espv=210&es_sm=122&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=5OIAU_HtO8i0sQSR14CQCg&ved=
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Estrutura quaternária 
Se ocorrer qualquer alteração nas cadeias alfa e beta devido a mutações 
que afetem as suas interações, as propriedades da hemoglobina são 
alteradas.
É nas enzimas que regulam reacções –chave de sequências 
metabólicas fundamentais que vamos encontrar este tipo de 
estruturas
A estrutura quaternária confere às células um nível suplementar na 
regulação de determinadas proteínas funcionais, pois a dissociação 
destas estruturas permite à célula retardar ou parar, portanto controlar a 
actividade dessas proteínas
Conceitos sistematizados por Linderstrom-Lang
TÉCNICAS DE SEPARAÇÃO E PURIFICAÇAO DE PROTEINAS
“A preparação de amostras é a mais delicada tarefa quando se pretende fazer
um estudo proteômico. Isto se deve ao fato das proteínas possuírem
diferentes características físico-químicas, como, volumes moleculares, 
cargas globais, índices de hidrofobicidade e hidrofilicidade, estados
conformacionais, modificações pós-traducionais, interações tanto com 
outras proteínas quanto com outras moléculas e localizações numa célula. 
Em consequência, não existe um método geral den preparação de amostras
e o uso de métodos específicos é impraticável. Em geral, um método ideal 
para preparação de amostras tem que ser reprodutível, possuir alto 
rendimento, ser rápido, ter pouca manipulação, baixo nível de contaminação
e ser compatível com as técnicas empregadas na análise proteômica.”
Fabio Nogueira, Tese de doutorado, PG bioquimica, IQ, UFRJ, 2012
TÉCNICAS DE SEPARAÇÃO E PURIFICAÇAO DE 
PROTEINAS
cromatografia em coluna
(especialmente CLAE)
Cromatografia por
troca ionica
Example:
Cation-exchange chromatography
Cromatografia
por exclusão
Cromatografia por afinidade
Eletroforese uni e bidimensional
(primeira dimensao pela focalizaçao isoelétrica- PI e
segunda dimensão pelo volume molar, 
em gel **
SDS-polyacrylamide ge **l
SDS
CH3(CH2)11SO4-Na+Purification of RNA 
polymerize from E. coli
Sequenciamento de aa
• Determinar o número e tipos de subunidades presentes na proteína
• Clivar as pontes de enxofre (se houver)
• Purificar cada uma das subunidades
• Determinar a composição de aminoácidos de cada subunidade
• Determinar o resíduo N-terminal Trajano, J. 2012
Preparo da Proteína para o 
Sequenciamento
Espectrometria de massas e o sequenciamento de proteinas
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http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422008000300034&script=sci_arttext
REAÇOES COM 
AMINOÁCIDOS
Síntese de 
peptídeos
(9-fuorenylmethoxycarbonyl)
REFERENCIAS:
people.virginia.edu/~cmg/slides/chapter_4.ppt 
w3.ualg.pt/~pmartel/cadeiras/bq-mieb/aula3.pdf 
e referências citadas ao longo do texto