Bioquímica aula 3 2016 2

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Aminoácidos, peptídeos e 
proteínas
Profa.: Mirian Machado Mendes
• As proteínas são as macromoléculas mais abundantes nas células vivas.
• Diferentes	tipos	de	proteínas	podem	ser	encontradas	em	uma	única	célula	
com	ampla	variedade	de	funções	biológicas.
• São	os	produtos	das	moléculas	da	informação	genética	(DNA/RNA).
Aminoácidos	e	Proteínas
• Proteína	vem	da	palavra	grega	protos “primeira ou	a	mais	importante.
• Proteínas são	formadas	de	unidades	monoméricas	os	aminoácidos	(aas)
• 1° aa	descoberto	– 1806	- asparagina
• Ultimo	aa	descoberto	– 1938	– treonina
Antes de se compreender a estrutura e função das 
proteínas...
vamos entender melhor a estrutura, as propriedades 
químicas e funcionais de quem as compõem!
Os aas
• Todas as proteínas de todos os organismos são constituídas
pelo mesmo conjunto de 20 aminoácidos primários (unidade
monomérica)
• A reunião aleatória dos 20 aminoácidos em diversas
combinações pode levar a diferentes proteínas com atividades
distintas
Um grupo amina (-NH2)
-Um grupo carboxila (-COOH)
Aminoácidos	e	Proteínas
A
a
Representação de Fisher: Carboxila em 
posição superior (C1) e grupo amino escrito 
à esquerda. 
Todos	os	aminoácidos	têm	nomes	
triviais	ou	comuns
►Asparagina	(aspargo)
►Ácido	glutâmico	(glúten	do	trigo)
►Tirosina	(queijo	– tyros queijo)
►Glicina	(glykos – doce)
Critérios de nomeação com letras
1° letra do nome
Letras = p aas ≠s
Aa mais comum nas proteínas
Nomes dos aas pode ser abreviados
Glicina – Gly ou G
Alanina – Ala ou A
Glutamato – Glu ou E ?
Aminoácidos
• Carbono	α =	carbono	assimétrico
• Em	todos	os	aminoácidos	(exceto	a	glicina)	o	carbono	α é	assimétrico
• Estas	duas	formas	são	chamadas	estereoisomeros
• Moléculas	com	as	mesmas	ligações	químicas	em	posições	diferentes
• Enantiômeros
• Imagem	especular
• O	átomo	de	carbono	α é	um	centro	quiral
Os	aas	podem	ser	D ou	L
• Classificação	feita	de	acordo	com	a	comparação	com	outra	
molécula
• Gliceraldeído (D e	L	)
– Monossacarídeo
• Os	aminoácidos	nas	moléculas	protéicas	são	sempre	L-
estereoisômeros
Aminoácidos
•Se o grupo amina está do lado esquerdo é um L aa
Os	aminoácidos	são	classificados	pelos	seus	grupos	R
Grupos	R	não-polares
• São	aminoácidos	hidrofóbicos
• Importantes	na	promoção	de	interações	hidrofóbicas	no	
interior	das	estruturas	proteicas
• O	aa	prolina	tem	seu	grupo	R ligado	ao	grupo	amina
• Anel	imino
• Confere	rigidez	estrutural	as	partes	das	proteínas	onde	se	
encontra
Grupos	R	aromáticos
• São	relativamente	não-polares	(hidrofóbicos)
Absorbância da luz ultravioleta 
pelos aminoácidos aromáticos
A Tyr apresenta uma hidroxila ligada ao anel aromático e o
Trp apresenta o N do anel indol que dão características
mais polares a estes radicais.
w
y
Grupos	R polares,	não	carregados
• São	mais	solúveis	ou	hidrofílicos	que	os	aminoácidos	não-
polares (têm	grupos	funcionais	que	formam	ligação	de	
hidrogênio	com	a	água)
As pontes dissulfeto são importantes para a estabilização das estruturas proteicas
Grupos	R	carregados	negativamente	
(ácidos)
• Possuem	na	molécula	um	segundo	grupo	carboxila
Grupos	R	carregados	positivamente
(básicos)
Aminoácidos	
não	primários
• Além	dos	20	
aminoácidos	primários	
já	conhecidos,	as	
proteínas	podem	ter	
aminoácidos	não	
primários	
– que	são	modificações	
dos	primários
Aa
A
a
aa
• 4	Hidroxiprolina e	5-Hidroxilisina	–
encontrada	em	proteínas	fibrosas	
(colágeno)
• 6-N-Metilisina	– encontrada	na	
miosina
• γ-carboxiglutamato – encontrado	
na	protrombina
• Desmosina – encontrada	na	
elastina
Aminoácidos	não	primários
• Tiroxina	difere	da	tirosina	por	conter	um	grupo	aromático	extra	com	
iodo	na	cadeia	lateral	
• A	T3	e	T4	são	formados	por	resíduos	de	tirosina	na		tireoide.
• Ficam	armazenados	na	tireoide
Aminoácidos	modificados	- não	
primários
• A	função	dos	hormônios	tireoidianos	é	estimular	o	
metabolismo	basal	das	células	da	seguinte	forma:
– 1	- Aumento	do	número	e	tamanho	das	mitocôndrias,	resultando	
em		ATP	nas	células	e	maior	consumo	de	glicose
– 2-Aumento	do	consumo	ATP	aumentando	a		liberação	de	calor	
pelas	células	
– 3	- Um	maior	metabolismo	leva	a	um	consumo	maior	de	energia,	
induzindo	conseqüentemente perda	de	gordura	
Aminoácidos	não	primários
A ausência desses aas compromete e pode prejudicar a síntese
proteica
– *	nao são	essenciais	mas	podem	derivar	dos	essenciais	
*
*
Aminoácidos	essenciais	X	Não-essenciais
A ausência desses aas compromete e pode prejudicar a síntese
proteica
Taurina
• A	deficiência	de	taurina	em	gatos	pode	levar	à:
– degeneração	da	retina
– à	falha	reprodutiva,	
– anormalidades	em	filhotes
– *	nao são	essenciais	mas	podem	derivar	dos	essenciais	
*
*
Aminoácidos	essenciais	X	Não-essenciais
Os	aminoácidos	em	solução	podem	
agir	como	ácidos	e	bases
Zwintterion (íon	hibrido)	predomina	em	pH	neutro	(pode	ser	ácido	ou	base)
Substâncias	que	exibem	esta	dupla	natureza	são	ditas	anfotéricas
aa	sem	
grupo	R
pH	7.0
Titulação	dos	aminoácidos
• O	aa	genérico	 quando	totalmente	protonado é	um	ácido	diprótico
(os	grupos	COOH	e	NH3	podem	liberar	prótons)
– Dois	grupos	podem	se	ionizar	para	liberar	prótons
2,34 9,69 
pH 
Acima do pI a glicina tem
carga líquida negativa e
abaixo do pI a glicina tem
carga Positiva
• Na	histidina,	a	cadeia	lateral	de	imidazol	também	contribui	com	um	
grupo	titulável
Os	aminoácidos	com	grupo	R	ionizável	têm	curvas	
mais	complexas
• Em	valores	de	pH	muito	baixos,	a	molécula	de	histidina	tem	carga	
líquida	positiva	2	(grupo	R e	grupo	amina)
• Com	o	aumento	do	pH,	o	grupo	carboxila	perde	um	próton	à carga	
+1
• Com	a	adição	de	mais	base,	o	grupo	R carregado	perde	seus	
prótons	à carga	0
• Com	valores	mais	altos	de	pH	o	grupo	amina	perde	seus	prótons	à
carga	-1	
• A	curva	de	titulação	da	histidina	é	de	um	ácido	triprótico
Titulação	dos	aminoácidos
• Os	valores	de	pKa	para	os	grupos	carboxila	são	baixos	(torno	de	2)
• Os	valores	pKa	para	grupos	amina	são	altos	variando	entre	9	a	10,5
Titulação	dos	aminoácidos
• O	pH	no	qual	uma	molécula	não	tem	carga	líquida	(=	0)	é	o	
ponto	isoelétrico	(pI)
• Em	seu	pH	isoelétrico,	uma	molécula	não	migrará	em	um	
campo	elétrico
• Para	a	maioria	dos	aminoácidos	há	apenas	dois	valores		de	
pKa
• Para	os	aminoácidos	ácidos	ou	básicos	deve-se	tirar	a	média	
dos	valores	corretos	de	pKa
Titulação	dos	aminoácidos
• Qual	o	pI da	histidina? • Ao	chegar	no	ponto	onde	
todas	as	hitidinas tem	carga	
igual	a	zero	(0)	calcular:
à6,0	+	9,17à pI =	7,58
2
Titulação	dos	aminoácidos
Peptídeos	e	proteínas
• Peptídeos	são	polímeros	de	aminoácidos
– Variam	de	tamanho	
• 2	ou	3	aminoácidos	até	milhares
• Grandes	peptídeos	são	chamados	proteínas
Reação	de	condensação
dipeptídeo
• Pequeno	número	de	aminoácidos:	oligopeptídeos
• Muitos	aminoácidos:	polipeptídeo (peso	molecular	abaixo	de	
10.000	Da)
• As	proteínas	podem	ter	milhares	de	unidades	de	aminoácidos
Resíduos	de	aminoácidos
Peptídeos	e	proteínas
Tamanho	não	julga	nada
• Alguns	oligopeptídeos e	polipeptídeos pequenos	possuem	
atividades	biológicas
• Hormônios	peptídicos:
– Insulina	(duas	cadeias	polipeptídicas	30	e	21	aas)	
– Glucagon	(hormônio	pancreático	– 29	aas)
– Oxitocina	(9	aas),		
– Aspartame (2	aas)	
Adoçante (200 vezes mais doce que a 
sacarose)
Proteínas	com	grupos	químicos	
diferentes
• Algumas	proteínas	têm	componentes	químicos	além	dos	
aminoácidos	(proteínas	conjugadas)
• A	parte	não-aminoácido	é	denominada	grupo	prostético
• Lipoproteínas:	lipídeos	
•Glicoproteínas:	açúcares	
• Metaloproteínas:	íons	metálicos
Proteína	conjugada	=	proteína	+	grupo	prostético
• Lipídeo
• Carboidrato
• Metal
Proteínas	multisubunitárias
• +	1	polipeptídio	associado
• Hemoglobina
– 2	cadeias	alfa
– 2	cadeias	beta
• Podem	ser	cadeias	idênticas	ou	diferentes
– Se	duas	cadeias	iguais	
• Proteínas	oligoméricas
A	Estrutura	Primária
• Sequência de	AAS
• Sequência	responsável	pelo	arranjo	
tridimensional	– forma da	proteína
• Forma	da	proteína	responsável	pela	função da	
biomolécula
• Proteína	de	sustentação
– Pode	ser	solúvel?
– AAS	hidrofóbicos
Cada	proteína	tem	uma	sequencia	única
• Hemácia	à hemoglobina
• Alterações	na	sequência	levam	a	alterações	na	função
– Anemia	falciforme
• Entrada		da	VAL	(0)		-- GLU	(-)	è posição	6	de	cadeias	β	da	hemoglobina
Estudo	Dirigido
1. Qual a importância dos aminoácidos?
2. Defina aminoácidos essenciais e não-essenciais?
1. Caracterize estruturalmente um aminoácido (desenhando e comentando).
2. Como podemos representar os aminoácidos?
3. O que significa cada sigla da sequência: 
Gly-Cys-Pro-Ser-Ala-Val-Leu-Ile-Met-Phe-Trp-Asn-Gln-Lys-Arg-His-Asp-Glu
6. Faça o cálculo do valor de PI da prolina que possui pK1=1,95 e pk2=10,64. 
Mostre sua curva de titulação com os valores adquiridos.
7. Como se formam as cadeias peptídicas?
Proteínas	
Mirian Machado Mendes
Níveis de organização estrutural de proteínas
1ária 2ária 3ária 4ária
Estrutura Tridimensional (Conformação)
Estrutura	de	proteínas
• 4	níveis	de	organização
– 1° aria
• AAS	ligadas	por	ligação	peptídicas
• Cadeia	polipeptídica
– 2° aria
• Arranjo	dos	AAS
• Padrões	repetidos	de	arranjos
• Interação	dos	AAS	adjacentes	por	meio	de	ligações	
fracas
– 3° aria
• Dobramento	tridimensional	
• Como	a	proteína	dobra	suas	partes	e	essas	partes	
interagem
– 4° aria
• União	de	duas	unidades	ou	mais	de	cadeias	
polipeptídicas	por	meio	de	ligação	covalente**	ou	
interações	fracas
Estrutura	de	proteínas
– Estrutura	1° aria
• sequência	de	aas	existentes	na	molécula	de	uma	
proteína
• Cadeia	polipeptídica
É o nível de estrutura mais simples a 
partir do qual todos as outras derivam.
• Estabilizada	pelas	ligações	
covalentes
• Ligação	peptídica
É estabilizada por ligações peptídicas.
Estrutura Secundária
Principais tipos de estrutura secundária
• Arranjo espacial de um ou mais segmentos do
esqueleto polipeptídico
• Como os aas adjacentes se interagem
• Arranjos repetitivos
• α-Hélice
• Folha β ( Folha pregueada)
• Voltas β
α-hélice	e	conformação	β	
• Os	tipos	mais	comuns	de	estrutura	secundária	são	α-hélice	e	folha	βà
são	mantidas	por	ligação	de	hidrogênio
• São	estruturas	periódicas	à suas	características	se	repetem	em	intervalos	
regulares
• A	alfa-hélice	é	parecida	com	uma	vareta	e	envolve	somente	uma	cadeia	
polipeptídica
• A	folha	β	pode	envolver	uma	ou	mais	cadeias	polipeptídicas
α-Hélice
Esqueleto peptídico se enrola 
em torno de um eixo imaginário
Grupos R voltados para fora 
O da	carbonila de	um	aa	
+
H-N amídico do	4° aa	distante
α-Hélice
• Estabilizada por ligações de H
• Resíduo 1 com resíduo 4
NH...O
Os grupos R estão projetadas para 
fora do cilindro imaginário.
• Período: 3,6 Aas
• “Distância” : 5,4 Å
• Desestabilizadas por aas:
• Prolina
• Glicina
• R volumosos e carregados
• Favorecida
• Alanina
• R menores
1Å	=	1*10-7mm
α-Hélice
Em todas as proteínas a torção 
nas α-hélices é voltada para 
direita
80𝑎𝑎𝑠	 ÷ 		3,6𝑎𝑎𝑠	𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎 = 22,22	𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑠
Qual o comprimento de uma cadeia
polipeptídica de 80 resíduos de aas em
uma α-hélice?
1	volta=	3,6	aas
Comprimento	da	volta=	5,4Å
22,22	𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑠	x	5,4Å = 		120Å
Folha β ( Folha pregueada)
A	conformação	β ou	folha	β-pregueada
• O	segundo	tipo	de	formação	secundária	é	a	conformação	β	
• O	esqueleto	peptídico	é	quase	completamente	estendido
• As	ligações	de	hidrogênio	podem	ser	tanto	intercadeias quanto	
intracadeias polipeptídica
Folha	β (	Folha	pregueada)
• Estabilizada por ligações
de H entre átomos de
segmentos diferentes
• Conformação distendida
(zig zag)
• Os grupos R estão
projetados para cima e
para baixo do plano da
folha pregueada
• Os segmentos podem ser
folhas antiparalelas ou
paralelas
Paralelasà orientação NàC terminal iguais
Folha β ( Folha pregueada)
Desestabilizada por Aas de grupo R 
• muito volumoso
• Carregado
Favorecida
Aas de grupo R pouco volumoso 
• Glicina
• Alanina 
Antiaralelasà orientação NàC terminal oposta
Paralelasà orientação NàC terminal igual
Uma mesma proteína pode apresentar 
segmentos em α-Hélice e em Folha β
α-Hélice
~40% da Lisozima
~14% da Quimotripsina
• Folha β
~40% da Quimotripsina
~12% da Lisozima
Voltas	β
• São	as	curvas	da	cadeia	polipeptídica
Voltas	β
• Uma	volta	de	180°
• 4	resíduos	de	aas	e	1	ligação	de	H
O carbonilico – 1° aa
+
H do grupo amino – 4° aa
Prolina – volta fechada Glicina – pequeno e flexível
Estrutura terciária
É o arranjo espacial da 
cadeia polipeptídica.
Estrutura terciária: relação entre
aminoácidos localizados a longa
distância.
Disposição de todos os aas da
cadeia polipeptídica.
Estrutura terciária: 
Tipos de Representação Estrutural
Representação Estrutural de Macromoléculas
Fita Mesh Contorno
Esfera e hasteBolaFita e Esfera-haste
Forças que estabilizam a Estrutura Terciária
1. Ligação Dissulfeto (covalente)
2. Interações eletrostáticas ou iônicas
3. Ligações de H
4. Interações Hidrofóbicas 
Pontes	dissulfeto e	os	cabelos
• Escovas	progressivas	e	definitivas
Estrutura	Quaternária
• Surge apenas nas proteínas oligoméricas.
– Composta por mais de 1 cadeia polipeptídica
• Dada pela distribuição espacial de mais de uma cadeia
polipeptídica no espaço,
– União das subunidades da molécula.
• Estas subunidades se mantém unidas por ligações não
covalentes, como ligações de hidrogênio, interações
hidrofóbicas, etc.
• As subunidades podem atuar de forma independente ou
cooperativamente no desempenho da função bioquímica da
proteína
Estrutura Quaternária
Hemoglobia (HbA): α2β2
Estabilizada pelas mesmas forças que a 
estrutura terciária, exceto ligação dissulfeto!!!
É o Arranjo espacial de mais de uma cadeia polipeptídica
A	ligação	peptídica	é	rígida	e	planar
• As	ligações	amida	C-N	são	incapazes	de	girar	livremente	
(caráter	de	dupla	ligação	parcial)
• A	livre	rotação	é	permitida	entre	as	ligações	N-Cα	e	Cα-C
A	ligação	peptídica
O	grupo	peptídico	planar	com	as	duas	ligações	de	
rotação	livre	são	importantes	nas	conformações	
tridimensionais	das	proteínas
Giro	das	ligações	é	possível...
porém,	limitado
Proteínas	Fibrosas	e	Globulares
• As	proteínas	podem	ser	classificadas	em	dois	grupos:
• Proteínas	fibrosas:	possuem	cadeias	polipeptídicas	arranjadas	
em	longos	filamentos	ou	folhas
• Adaptadas	para	função	estrutural
– Suporte	e	flexibilidade		
• colágeno	do	tecido	conjuntivo
• queratina	do	cabelo,	
• miosina	dos	músculos
• Apresentam	estrutura	secundária	simples	e	repetitiva
Proteínas	Fibrosas
• Características	e	propriedades
– São	insolúveis	em	água
– Grande	quantidade	de	aas	hidrofóbicos
– Estruturas	enoveladas	
• Queratina
– Cabelo,	pelo,	unha,	chifres,	penas	e	camada	externa	da	pele
– Duas	alfa	hélices	sobrepostas
Proteínas	Fibrosas	- queratina
• Os	pontos	de	contato	das	α hélices
– Resíduos	hidrofóbicos	(travas)
• Ala,	Val,	Leu,	Ile,	Met e	Phe
• Grande	quantidade	de	cisteínas
– Pontes	dissulfeto
– Resistencia
• Chifres
• 18%	dos	aas		são	cisteínas
Proteínas	Fibrosas	- Colágeno
• Função
– Resistencia	e	flexibilidade• Tendões	e	cartilagens
• Estrutura	de	hélices	(N	é	
α hélice)
– Aas	em	espiral	para	
esquerda
• Cada	volta	– 3	aas	– (mais	
compacto	que	α	hélices)
– 3	hélices	se	enrolam	uma	
sobre	as	outras	
– Espiral	para	a	direita
A	molécula	de	tripla	hélice	é	chamada	de	
tropocolágeno (C)
As	três	fitas	são	unidas	por	ligações	de	hidrogênio	
entre	resíduos	de	hidroxiprolina e	hidroxilisina
Colágeno
• A	quantidade	de	ligações	cruzadas		nas	hélices	do	colágeno	
aumenta	com	a	idade	à a	carne	de	animais	mais	velhos	é	
mais	dura
Colágeno
• Composicão
– 35%	de	glicina	(pequena	e	flexível)
– 11%	de	alanina	
– 21%	de	prolina e	hidroxiprolina (torção	acentuada	- 180°)
• A	sequência	de	aminoácidos	no	colágeno	
– Repetição	de		X-Pro-Gly ou	X-Hyp-Gly
– A	tripla	hélice	é	organizada	para	que	cada	terceiro	resíduo	(glicina)	
esteja	no	interior	da	hélice	
Escorbuto – Colágeno
• Sintomas:
– Sangramento	nas	gengivas	...	Morte
– Deficiência	na	ingestão	de	vitamina	C
• O	colágeno	no	qual	a	prolina não	é	hidroxilada a	
hidroxiprolina é	menos	estável	que	o	colágeno	normal
• Escorbuto	à colágeno	frágil	à a	enzima	que	hidroxila	a	
prolina requer	ácido	ascórbico	(vitamina	C)	para	atuar.
•Que é?
•O	que causa?
•Qual a	relação com	colágeno?
•2	pontos
Proteínas	globulares
• Mais	compactas	
• Albumina	– 585	aas
• Altamente	enoveladas
• Solúveis	em	água
– Interior	hidrofóbico
– Superfície	hidrofílica
Proteína
nativa
Proteína desnaturada
É a alteração da estrutura
da proteína sem ruptura das
ligações peptídicas
Desnaturação	Protéica
Proteínas	que	perdem	sua	estrutura	terciária
perdem	função
• O	desdobramento	de	uma	proteína	é	chamado	desnaturação
• A	redução	de	ligações	dissulfeto	leva	à	desorganização	ainda	
maior	da	estrutura	terciária
• Sob	condições	experimentais	adequadas,	a	estrutura	desfeita	
pode	ser	completamente	recuperada
Desnaturação	protéica
• As	proteínas	podem	ser	desnaturadas	por	diversas	formas:
àCalor
àExtremos	de	pH
à Ligação	de	detergentes	como	o	SDS	(dodecil sulfato	de	sódio)	
àos	detergentes	tendem	a	desfazer	interações	hidrofóbicas
àUréia e	o	hidrocloreto de	guanidina formam	ligações	de	hidrogênio	
com	a	proteína
à O	β-mercaptoetanol é	utilizado	para	reduzir	ligações	dissulfeto
• Calor
– Energia	térmica
– Rompe	as	ligações	fracas	e	a	estrutura	terciária	e	secundária	é	perdida
Desnaturação de proteínas por alteração 
do pH do meio
Enovelamento	de	proteínas
• Espontâneo
– Proteínas	pequenas
• Enovelamento	
assistido
– Chaperoninas
– Proteinas maiores	e	
mais	complexas
• Aula	pratica	pH
• Próxima	aula	com	Jaleco.