aa-Ptns-Aula

Prévia do material em texto

AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS 
E PROTEÍNAS
Paulo Preté
Definição: São constituídas por átomos de C, H e N (16%), enxofre e 
alguns minerais, organizados em Aminoácidos e apresentando alto 
peso molecular.
C C
O
OH
H
H
2
N
R
A função da proteína será
dada pela seqüência de Aa 
que ela irá apresentar 
BIOQUÍMICA DAS PROTEÍNAS
Funções:
- Enzimas
- Transporte
- Defesa (anticorpos)
- Estruturais (colágeno, 
queratina)
- Regulação (hormônios)
- Contração (actina /miosina)
Funções das Proteínas
• Enzimas – Ribonuclease.
• Proteínas reguladoras – Insulina.
• Transportadoras e armazenadoras – Hemoglobina, albumina, 
lipoproteínas, ferritina.
• Sustentação e Estruturais – Colágeno, elastina, queratina.
• Contrácteis - Actina, Miosina.
• Imunidade – anticorpos e complemento.
• Impulsos nervosos – receptores (rodopsina na retina).
• Controle de crescimento e diferenciação – fatores de 
crescimento e hormônios.
• Coagulação – trombina, plasminogênio.
• Nutrição – caseína, albumina.
• Toxinas - toxinas botulínica e diftérica, veneno de cobra, 
ricina.
• Proteínas exóticas – Anti-congelante em peixes.
SÍNTESE DE PROTEÍNA - LIGAÇÃO PEPTÍDICA
É codificada pelo gene e é específica para 
cada proteína.
- seqüência de aminoácidos ao longo da cadeia 
polipeptídica, determinando a ordem dos 
aminoácidos na cadeia polipeptídica.
Ligação peptídica tem característica entre 
ligação simples e dupla ligação – interação 
entre as duas formas de ressonância.
ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS
� Características estruturais comuns
�Grupos substituintes
� Configuração absoluta
R
ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS
(exceção Glicina)
Carbono AssimCarbono Assiméétrico trico -- ProteProteíínas : Lnas : L--aminoaminoáácidoscidos
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Apolares com grupo R Alifáticos Aminoácidos Polares com grupo R não carregados
HIDROFÓBICOS HIDROFÍLICOS
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Apolares com grupo R Aromáticos
Peptide Bond
--S—S--
ESPECTROS DE ABSORÇÃO DOS 
AMINOÁCIDOS 
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Polares com grupo R 
Carregados Positivamente
Aminoácidos Polares com grupo R 
Carregados Negativamente
AMINOÁCIDOS ESPECIAIS
Cisteínas Cistina
Ausência de 
Carbono Assimétrico
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
PROPRIEDADES DOS AMINOÁCIDOS 
PROTONADO DESPROTONADO
Ponto 
Equivalência
Ponto semi-equivalência
CURVA DE TITULAÇÃO - GLICINA
pI => pH onde carga elétrica é neutra??
pH pK - Forma protonada 
pH pK - Forma desprotonada
pH = pK - 50% de cada forma
Íon dipolar 
ou zwitterion
LIGAÇÃO PEPTÍDICA 
Pentapeptídio
COMO AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS SÃO FORMADAS??
COMO AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS SÃO FORMADAS
PROPRIEDADES DOS PEPTÍDIOS 
PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS PEPTÍDIOS 
--HormôniosHormônios
--AntibiAntibióóticosticos
--Agentes redutoresAgentes redutores
--AplicaAplicaçções terapêuticasões terapêuticas
Unidades funcionais das proteínasUnidades funcionais das proteínas
PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS PEPTÍDEOS 
PEPTÍDIOS DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA
ENCEFALINAS 5 ADRENAL ANALGESIA
OXITOCINA 9 HIPÓFISE CONTRAÇÃO 
UTERINA
VASOPRESSINA 9 HIPÓFISE PRESSÃO 
SANGUÍNEA
GLUCAGON 29 PÂNCREAS GLICEMIA
GRAMIDICINA 10 Bacillus brevis ANTIBIÓTICO
GLUTATIONA 3 CÉLULAS
PROTEÇÃO 
RADICAIS 
LIVRES
PEPTÍDIOS AMINOÁCIDOS PRODUÇÃO EFEITOS
PEPTPEPTÍÍDEOS BIOLOGICAMENTE ATIVOSDEOS BIOLOGICAMENTE ATIVOS
Ocitocina – Contração da musculatura 
uterina no parto e da glândula mamária 
na lactação – produzida pela pituitária 
posterior
Vasopressina – Aumento da pressão 
sangüínea e da reabsorção de água pelo 
rim – produzida pela pituitária posterior
CARACTERÍSTICAS DE COMPOSIÇÃO DE 
ALGUMAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS No. de 
AMINOÁCIDOS
No. De CADEIAS 
POLIP.
Insulina (bovina) 51 2
Lisozima (clara de ovo) 129 1
Mioglobina (cavalo) 153 1
Hemoglobina (humana) 574 4
Asp transcarbamoilase (E. coli) 2700 12
RNA polimerase (E. coli) 4100 5
Apolipoproteína B (humana) 4536 1
MECANISMO DE MATURAÇÃO DA INSULINA
(Modelo Peptídico)
MATURAÇÃO DA CADEIA POLIPEPTÍDICA 
DA INSULINA
ESTRUTURA DE PROTEESTRUTURA DE PROTEÍÍNASNAS
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS EM 
GLOBULARES E FIBROSAS
Proteínas Globulares
MIOGLOBINA
Proteínas Fibrosas
�Três níveis de organização das Fibras de Colágenos 
vistos através de microscópio eletrônico. O Colágeno é uma 
estrutura rígida em forma de bastão, constituída por unidade 
repetitivas formadas por três filamentos enrolados, 
denominado por tropocolágeno.
�Em B temos as fibras de colágenos formando uma malha, 
devido o entrecruzamento, que possibilita as características 
de elasticidade e resistência do tecido conectivo. Em C se 
vê um nível maior de organização do colágeno. 
ORGANIZAÇÃO DAS FIBRAS DE COLÁGENOS 
PRESENÇA DE COLÁGENOS NOS TECIDOS 
Corte transversal do Osso
Tendão
Tecido 
conectivo
Colágeno: tendão, cartilagem, matriz orgânica 
de osso, pele)
ESTRUTURA BIOQUIMICA DO COLÁGENO
Estriações cruzadas.
64 nm
Cabeça das moléculas de 
tropocolágeno 
Secção de uma molécula de 
tropocolágeno
250 nm
�Três hélices enrolam-se uma ao redor da 
outra em uma torção orientada à direita, 
formando o tropocolágeno de 300 kDa. Uma 
molécula em forma de bastão com cerca de 
300 nm de comprimento e apenas 1nm de 
espessura. 
�Os três polipeptídios do tropocolágeno tem 
perto de 1.000 resíduos de aminoácidos. A 
hélice do colágeno é uma estrutura 
secundária repetitiva única e características 
desta proteína.
ESTRUTURA BIOQUIMICA DO COLÁGENO
�A seqüência repetitiva tripeptídica (Gly-
X-Pro ou Gly-X-Hyp adota uma estrutura 
orientada à esquerda com três resíduos 
por volta.
�Em alguns tipos de colágenos todas as 
três cadeias tem seqüência idêntica, mas 
em outros, duas cadeias são idênticas e a 
terceira é diferente.
�Os resíduos de glicina estão evidenciados 
em vermelho. A glicina devido seu pequeno 
tamanho é necessária nas junções apertadas 
onde as três cadeias estão em contato.
Fibrilas e Fibras de Colágenos
VISÃO GERAL DAS FIBRAS DE COLÁGENOS
�As cabeças das moléculas adjacentes são escalonadas e o alinhamento de grupos 
destas cabeças de cada quarta molécula produz o estriamento na micrografia 
eletrônica.
αααα-queratina :
� 85% proteína celular
� dímero 310 a.a (450Å)
� protofilamento (2 dímeros antiparalelos)
� microfibrila (4 protofilamentos)
� lig. cruzadas (covalentes dissulfeto)
�dureza/resistência (18% cisteínas) 
�mamíferos
ββββ-queratina (pássaros e répteis)
PROTEÍNAS FIBROSAS
QUERATINA
Queratina – é uma proteína mecanicamente 
durável e quimicamente não-reativa – presente 
nos cabelos , unhas , penas
Essas características são proporcionadas pela 
montagem de uma estrutura espiral-enrolada ou 
super-hélice e é uma conseqüência de sua 
estrutura primária
QUERATINA DO CABELO
�Proteína fibrosa obtida de larvas cultivadas (Bicho da seda) da 
mariposa. Consiste de folhas β antiparalelas com as cadeias laterais 
estendendo-se paralelamente ao eixo da fibra
FIBROÍNA DA SEDA
PROTEÍNAS FIBROSAS
VISÃO GERAL DA ORGANIZAÇÃO 
ESTRUTURAL NAS PROTEÍNAS GLOBULARES
Estrutura 
Terciária Estrutura Quaternária
ESTRUTURA SECUNDÁRIA - ALFA-HÉLICE
Estrutura Secundária – descreve a 
formação de estruturas regulares ao 
longo da cadeia Polipeptídica formando 
organizações estáveis.
Estrutura em alfa-hélice – é o enrolamento da cadeia 
polipeptídica ao redor de um eixo, é mantida por pontes de 
hidrogênio entre oxigênio do –C=O de uma unidade 
peptídica e o nitrogênio do grupo –NH daquarta unidade 
subseqüente.
ESTRUTURA SECUNDÁRIA - BETA-PREGUEADA
jjj
6,8Å 6,4Å
2,7Å
�As ligações são estabelecidas entre cadeias polipeptídicas diferentes, distendidas ou entre 
segmentos distantes e distendidos de uma mesma cadeia.
�Os grupos R dos aminoácidos projetam-se para cima ou para baixo do plano da folha 
pregueada.
�Estrutura de folha pregueada ou configuração beta é a interação lateral de segmentos 
de uma cadeia polipeptídica, através de pontes de hidrogênio.
ESPECTRO DE DICROÍSMO CIRCULAR
Estrutura 
em alfa 
Hélice
Estrutura 
beta 
pregueada
UM RESUMO
Estrutura 
Randômica
DOMÍNIO DE RECONHECIMENTO A CARBOIDRATO
ESTRUTURA TERCIÁRIA
Estrutura Terciária – descreve o dobramento final da cadeia polipeptídica por 
interações de regiões com estrutura regular (alfa-hélice, folha pregueada e 
curvaturas) ou de regiões sem estrutura definida – interações através do grupo R.
�Ponte de Hidrogênio – união do grupo C=O e o próton de um grupamento NH.
�Ligação eletrostática ou iônica – interação de grupos de carga positiva com os de 
carga negativa – Camada de Solvatação – íon dipolo com a água
�Ponte dissulfeto – ligação covalente entre cadeias laterais através de dois grupos SH 
de cisteína por desidrogenação.
INTERAÇÕES QUE MANTÉM A ESTRUTURA TERCIÁRIA
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Estrutura Quartenária – descreve associação de duas ou mais cadeias polipeptídicas 
(subunidades) para compor uma proteína funcional . A estrutura quartenária é
mantida por ligações não covalentes
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
EFEITO DO pH E TEMPERATURAEFEITO DO pH E TEMPERATURA
Desnaturação de proteína por temperatura
Efeito do pH na Estrutura de Proteínas
MÉTODOS -
PURIFICAÇÃO DE 
PROTEÍNAS 
Cromatografias (tamanho, 
carga, afinidade). Cromatografias (troca 
iônica).
Cromatografia
de Filtração em gel
Cromatografia
de Afinidade
PAGE
• Focalização isoelétrica - (pI): mistura de ácidos e bases orgânicos de 
baixo peso molecular (anfólitos) sob a ação de campo elétrico ao longo 
de um gel /estabelecendo um gradiente de pH.
Anfólitos são 
incorporados 
ao gel
p
H
 
d
e
c
r
e
s
c
e
n
t
e
Estabelece-se gradiente 
de pH estável após 
aplicação de campo 
elétrico
Adição das 
proteínas e 
aplicação de campo
Após coloração, 
proteínas distribuídas ao 
longo do gradiente de pH, 
de acordo com os pIs.
- As proteínas migram no gel 
até alcançar a região pH = pI
- A carga líquida de cada 
proteína neste ponto é zero
e elas param de migrar.
100 g do 
produto
Umidade 
(%)
Energia 
(kcal)
Proteína
(g)
Lípídeos 
(g)
Carboidratos 
(g)
Fibra 
Alimentar 
(g)
Amêndoa 3,1% 581 18,6 47,3 29,5 11,6
Castanha de 
caju 3,5 570 18,5 46,3 29,1 3,7
Castanha do 
Brasil 3,5 643 14,5 63,5 15,1 7,9
Gergelim* 3,9 584 21,2 50,4 21,6 11,9
Linhaça* 6,7 495 14,1 32,3 43,3 33,5
Pinhão 50,5 174 3 0,7 43,9 15,6
Semente de 
abóbora** 3,53 501 29,78 32,44 30,02 7,56
Semente de 
girassol** 3,06 475 16,96 25,88 51,31 7,84
Semente de 
baru** 6,10 502 23,9 38,2 29,1 13,4
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL DE ALGUMAS 
SEMENTES
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL DE ALGUMAS 
CARNES VERMELHAS
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL DE ALGUMAS
BEBIDAS
Quais vantagens??
Reações de 
ionização do
COOH COO- + H+ (pk1 = 1,9)
Ácido aspártico COOH COO- + H+ (pk2 = 3,9)
(R = CH2-COO- NH3+ NH2 + H+ (pk3 = 9,9)
pH 1,0 pH 1,9 pH 3,0 pH 3,9 pH 7,4 pH 9,9 pH 12,0
Formas
Iônicas
COOH
_________
_
COOH
_________
_
NH3+
__________
__________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
___________
__________
__________
Escreva as reações de ionização dos grupamentos carboxila (pKa1 = 1,9) e 
(pKa2 = 3,9) e do grupamento amina (pKa3 = 9,9) do aminoácido aspartato e 
complete a tabela abaixo com as formas iônicas predominantes nos pH 
assinalados. E calcule o PI (Ponto Isoelétrico)