Aminoácidos Peptídeos e Proteínas

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Prof.: Vanessa C. de Almeida
vancalmeida@hotmail.com
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São compostos orgânicos de alto peso molecular, são formadas pelo encadeamento de aminoácidos.
Representam cerca do 50 a 80% do peso seco da célula sendo, portanto, o composto orgânico mais abundante de matéria viva.  
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Propriedades
Monômeros das proteínas; 
Combinações 20 aminoácidos
Asparagina: (1806) primeiro aminoácido identificado;
Treonina: (1938) dos vinte aminoácidos foi o último identificado.
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Propriedades
São α-aminoácidos (possuem grupo carboxila e grupo amino ligados);
Radical diferentes (estrutura, tamanho e carga elétrica);
São identificados por abreviações.
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Fórmula Geral
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	Em pH fisiológico (7,4), o grupo carboxila é disociado, formando (-COO-) e (-NH3+).
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Em soluções aquosas e neutras os α-aminoácidos tornam-se totalmente ionizados e são chamados de Zwitterion (íons híbridos)
Grupo amino está protonado e o carboxila não, deixando a molécula eletricamente neutra com carga positiva em um pólo e negativa em outro
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- Único dos 20 aminoácidos que possui amina secundária
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- Único dos 20 aminoácidos que não possui carbono quiral
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 Nas proteínas são encontrados L-aminoácidos;
 D-aminoácidos são encontrados na parede celular de bactérias e em antibióticos peptídicos.
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Classificação dos aminoácidos
Em função das propriedades do radical, podem ser:
Aminoácidos apolares
Aminoácidos polares:
radicais neutros
radicais ácidos
radicais básicos
Do ponto de vista nutricional:
Aminoácidos essenciais
Aminoácidos não-essenciais
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Aminoácidos hidrofóbicos (radicais não interagem com água);
Proteínas em soluções aquosas: aminoácidos se agrupam no interior;
Proteínas em ambiente hidrofóbico (proteínas de membrana), agrupam-se na superfície;
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Aminoácidos hidrofílicos;
Cadeias laterais polares eletricamente neutras;
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Ácido aspártico e glutâmico;
Doadores de prótons;
Cadeias laterais ionizadas, contendo grupo carboxilato negativamente carregado (-COO-), em pH neutro.
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Lisina e arginina;
Lisina e arginina possuem cadeias laterais que aceitam prótons, tornando-se positivamente carregadas em pH neutro;
Histidina é fracamente básica, quando incorporada à uma proteína, a cadeia lateral pode ser neutra ou carregada positivamente.
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Não-essenciais: Aminoácidos que o homem consegue sintetizar, não sendo nutricionalmente essenciais; Valina, leucina, isoleucina, lisina, treonina, metionina, histidina, fenilalanina, triptofano. 
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Essencias: aminoácidos que o homem não consegue sintetizar em quantidades adequadas para o crescimento (infância) e a manutenção da saúde (adulto); Glicina, alanina, prolina, serina, cisteína, arginina, tirosina, asparagina, glutamina, ácido aspártico e ácido glutâmico
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Ligações covalentes que unem os aminoácidos;
Grupo carboxila de um aminoácido com grupo amina de outro, formando ligação amida e eliminando uma molécula de água.
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Dipeptídeos – Tripeptídeos
Oligopeptídeos – até 30 aas
Polipeptídeos – mais que 30 aas
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Proteínas simples
Somente aminoácidos
Proteínas conjugadas (proteínas ligadas a outras substâncias – grupos prostéticos)
Nucleoproteínas
Glicoproteínas
Metaloproteínas
Lipoproteínas
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Sequência de aminoácidos
Disposição dos aminoácidos entre si
Cargas das cadeias
Polaridade
Presença ou não de cadeias interligadas
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Dada pela  seqüência de aminoácidos e ligações peptídicas da molécula.
 
É o nível estrutural mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da molécula. 
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	Estrutura primária
Sequência de aminoácidos, determina a estrutura tridimensional, determinando suas propriedades
A sequência linear dos aminoácidos ligados contém a informação da proteína.
A alteração por adição, eliminação ou troca na posição dos aminoácidos: alteração funcional da proteína
	
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	Anemia Falciforme: alteração da estrutura primária
 Substituição da valina na posição 6 por ácido glutâmico da hemoglobina;
 Agregação da hemoglobina, determinando deformação das hemácias;
 A hemácias não conseguem ligar o oxigênio eficiente.
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Descreve a estrutura bidimensional dos segmentos da cadeia polipeptídica
Organizações estáveis
Alfa Hélice
Enrolamento da cadeia em um eixo
Folha beta pregueada
Interação lateral segmentar ou entre cadeias
Pontes de hidrogênio
Ligação fraca
Elevado número confere estabilidade
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 Alfa Hélice
Folha betaPregueada
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Alfa Hélice
Folha beta Pregueada
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As protéinas possuem número variado de α-hélices;
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Folha pregueada paralela: cadeias peptídicas em um mesma direção;
Folha pregueada antiparalela: cadeias alternadas em direções opostas
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Dobramento final da cadeia (sobre si mesmo)
Segmentos distantes podem interagir
Ligações covalentes e não-covalentes
É a forma tridimensional de como a proteína se "enrola".
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Interação entre duas ou mais subunidades
Subunidades semelhantes ou não
Hemoglobinas (4 subunidades iguais “2 a 2”)
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PROTEÍNAS FIBROSAS
PROTEÍNAS GLOBULARES
Forma alongada
Insolúvel
Funções estruturais
Ex.: queratina e colágeno
Forma final esférica
Solúveis
Funções dinâmicas
Ex.: Albuminas e globulinas
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Carga elétrica total
 Somatório das cargas das cadeias laterais
Dependem do pH da solução
 Ponto isoelétrico (pI)
 pH onde o número de cargas (+ / –) equivalem-se
Molécula eletricamente neutra
 Determinação experimental
 Valor de pH onde a proteína não migra frente a um campo elétrico
 Reflete a proporção dos aminoácidos básicos e ácidos
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Separação de proteínas baseados na migração de proteínas carregadas em um campo elétrico – eletroforese.
Géis de poliacrilamida – polímero – ligações cruzadas – peneira molecular.
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Coloração trata o gel com um corante como o coomassie blue ou azul de bromofenol (se liga as proteínas, mas não ao gel).
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Estimativa do peso molecular de uma proteína – padrões protéicos de pesos moleculares conhecidos são submetidos à eletroforese
Essas proteínas marcadoras podem ser usadas para estimar o peso molecular 
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Quase todas, exceto Hereditariedade
1) Ptns ESTRUTURAIS – na membrana – suporte, reconhecimento, adesão
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1) Ptns ESTRUTURAIS – de sustentação e proteção
Queratina
Colágeno
Elastina
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1) Ptns ESTRUTURAIS – citoesqueleto e matriz extracelular
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2) Ptns CONTRÁTEIS E DE MOTILIDADE – actina, miosina
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3) Ptns de ARMAZENAMENTO – ferritina, ovoalbumina, caseína
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4) Ptns de DEFESA – anticorpos, fibrinogênio, trombina
Anticorpos
Fibrinogênio
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5) Ptns TRANSPORTADORAS – gases, íons, lipídios
Mioglobina
Hemoglobina
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6) Ptns REGULADORAS – HORMÔNIOS
			Regulam atividade celular ou fisiológica
			Insulina, GH, ocitocina
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6) Ptns CATALISADORAS – Enzimas
Aceleram a velocidade das reações
Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua extraordinária especificidade e poder catalítico
As enzimas são consideradas as unidades funcionais do metabolismo celular.
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Modelo de Chave-Fechadura
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 Ribozimas: catalisadores não-protéicos
As enzimas aumentam a velocidade da reação, geralmente, de 103 a 108 vezes. 
Turnover: número de moléculas de substrato convertidas em produto por segundo, através das enzimas 
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Sítio ativo: fenda especial ou bolso da superfície da proteína complementar ao substrato
Ligação
do substrato à enzima
Especificidade: as enzimas são altamente específicas
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Regulação: ativadas ou inibidas  necessidade celular.
Localização: compartimentalizadas.
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Cofatores: grupos não protéicos que se associam às enzimas para que ocorra a reação, podem ser:
Íons metálicos: Mg2+, Fe2+, Zn2+
Moléculas orgânicas: NAD e FAD
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Holoenzima: associação entre enzima e cofator
Apoenzima: porção protéica da holoenzima (sem atividade biológica)
Grupo prostético: porção não-protéica ligada a enzima
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São específicas aos seus substratos.
Nomenclatura
Nome recomendado
Sufixo ase unido ao nome do substrato da reação;
Ex.: glicosidase, sacarase, urease
Algumas retêm os nomes triviais originais: tripsina e pepsina
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As  enzimas são classificadas segundo os compostos nos quais elas agem: 
lipases atuam nas gorduras decompondo-as em glicerol e ácidos graxos; 
catalases decompõem a água oxigenada;  
amilases decompõem os amidos em açúcares mais simples;  
proteases decompõem as proteínas;  
celulases decompõem a celulose;  
pectinases decompõem a pectina;  
isomerases catalizam a conversão da glicose em frutose;  
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Nome sistemático
União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB);
6 classes principais, cada uma com vários subgrupos
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1. Oxidorredutases: catalisam reações de oxidação-redução
	ex,: lactato desidrogenase
2. Transferases: catalisam a transferência de grupos contendo C, N ou P- 
	ex.: serina hidroxi-metil transferase
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3. Hidrolases: catalisam a clivagem das ligações contendo água
	ex.: urease
4. Liases: catalisam a clivagem de C-C, C-S e C-N
	ex.: piruvato descarboxilase
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5. Isomerases: catalisam reações de isomerização
	ex.: fosfoexose isomerase
6. Ligases: catalisam a formação de pontes entre o carbono e o O, S, N acoplados à hidrólise de fosfatos de alta energia
	ex.: piruvato carboxilase
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Classe	 Tipo de reação			 Sub-classes 
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TEMPERATURA:
 temperatura  atividade enzimática / até certo limite.
 agitação moléculas  possibilidades de choques , mas rompimento de ligações / perda da conformação, isto é, ocorre desnaturação e inativação da enzima.
Temperatura Ótima / HOMEM ~ 35 E 40 ºC
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CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO:
	
 Quanto maior a concentração do substrato, maior a velocidade da reação, até o momento em que todas as enzimas estejam ocupadas. Não adianta aumentar a concentração do substrato porque a velocidade da reação não aumentará.
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pH:
	
 Cada enzima tem uma ação ótima de acordo com um determinado pH. Ex: a pepsina (protease do suco digestório do estômago) tem um pH ótimo ao redor de 2,0 (ácido).
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São compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima.
A inibição enzimática pode ser reversível ou irreversível.
Existem 2 tipos de inibição enzimática reversível: 
Inibição Enzimática Reversível Competitiva:
Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva: 
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 Inibição Enzimática Reversível Competitiva:
 Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato;
 O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato 
 
Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor.
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Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva:
Quando o inibidor liga-se reversivelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à mesma ao mesmo tempo que o substrato; 
Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor.
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Quebra das ligações não covalentes
Maneiras de provocar desnaturação
Aumentar temperatura – abaixo de 100ºC
Força iônica – aumentar ou diminuir pH
Solventes orgânicos
Detergentes e sabões
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TEMPERATURA / agitação das moléculas  rompimento de ligações / Ex: ovo cozido 
GRAU DE ACIDEZ / meios  ácidos ou  básicos  rompimento de atrações elétricas que ajudam manter a configuração espacial / fabricação de queijos e coalhadas
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Renaturação: casos raros (condições de remoção dos agentes desnaturantes)
Maioria quando desnaturadas ficam permanentemente alteradas
Pode ser atribuído ao dobramento começar logo após a síntese proteíca 
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Prof.: Vanessa C. de Almeida
vancalmeida@hotmail.com
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