Bioquímica (Patrícia) - Aula 1/P1: Aminoácidos

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BIOQUÍMICA – P1 
Prof
a
. Patrícia Damasceno 
 
Aula 1: Aminoácidos 
 
O que difere um aa de outro é a cadeia lateral, portanto para classificar os aa quanto a solubilidade, devemos 
olhar para a cadeia lateral. 
A maioria dos autores diz que os aas proteicos (ou aa padrão ou aa normais) são 20. Porém, alguns 
consideram 21. Esse 21º é chamado de selenocisteína, nada mais é que a cisteína com cadeia lateral substituída. O 
enxofre da cisteína é substituído pelo selênio, se transformando, assim, em selenocisteína. 
Aa proteico é aquele encontrado nas proteínas. 
Também existem os aas não proteicos: que não são capazes de se ligar e formar proteínas, porém 
possuem funções no nosso organismo. Exemplo de aa não proteico: ornitina e citrulina. Isto significa que nunca 
vamos encontrar ornitina e citrulina numa proteína. Porém, esses aa não proteicos são encontrados sozinhos 
desempenhando funções intermediárias no nosso metabolismo como no ciclo da ureia (metabolismo de nitrogênio). A 
mesma coisa acontece com a citrulina, ela é um aa que possui a estrutura geral de aa (cadeia lateral, carboxila, 
grupo amino), porém é um aa não proteico. 
Aas proteicos (também são conhecidos como aa primários, aa padrão, aa normais) são encontrados em 
proteínas. Alguns falam que são 20 e outros 21, pois aqueles que consideram 20 aas consideram a substituição da 
cisteína pelo selênio como uma simples modificação. 
A característica dos aa com exceção da glicina (muito simples) é a capacidade de formar estereoisômeros, é 
o que chamamos de dextrógero ou dextrorotatório (D) e levógero ou levorotatório (L). Estereoisômero é a imagem 
refletida, um é chamado de L e o outro de D. 
 
O que o aa precisa ter para possuir a capacidade de estar na forma L ou D? 
Tem que ter um carbono quiral (ou assimétrico). Se não tem carbono quiral, não forma estereoisômeros. 
 
Carbono é tetravalente e para ser quiral ou assimétrico ele precisa ter 4 ligantes diferentes, logo esse aa é 
capaz de formar estereoisômeros. De todos os aa, o único que não tem carbono assimétrico e, consequentemente, 
não forma estereoisômero, é a glicina, pois ela tem hidrogênio na cadeia lateral e, portanto, só tem 3 ligantes 
diferentes e não 4. Todos os demais são capazes de formar estereoisômeros, ou seja, são capazes de aparecer na 
forma L ou D. 
 
O que significa estar na forma L ou D? 
Está relacionado com a posição dos grupamentos. 
O experimento do polarímetro é capaz de detectar se a molécula orgânica é levógero ou dextrógero. A luz 
plano-polarizada do polarímetro vai incidir sobre a nossa amostra, no caso o aa, e se a luz ao incidir na amostra for 
desviada para a direita, ela é denominada D-aa. E se a luz plano-polarizada for desviada para a esquerda, ela é 
denominada L-aa. 
É importante saber isso, porque todos os aa que são encontrados nas proteínas humanas (até o momento) 
estão na configuração L. 
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Hoje já existem artigos científicos mostrando que os ribossomos humanos... se pegarmos um aa com 
configuração D, conseguimos encaixá-lo no ribossomo. Porém, nunca foi encontrada uma proteína produzida 
naturalmente no nosso organismo que tem a configuração D. 
 
Qual a diferença entre a D-alanina e L-alanina? 
A posição do grupamento amino. 
Então, na verdade o que faz a luz ser desviada tanto para a direita quanto para a esquerda é a estrutura do 
aa. Toda vez que o grupamento amino estiver no lado esquerdo do carbono, a estrutura será desviada para a 
esquerda, logo será um levógero. Se o grupamento amino estiver no lado direito, a luz vai ser desviada para a direita, 
logo será um dextrógero. 
A ligação entre os aa é a ligação peptídica, portanto para ligar um aa ao outro (no nosso organismo) 
precisamos ter a amina de um lado e a carboxila do outro. Então se os grupamentos estiverem invertidos, não 
conseguiremos fazer a ligação. 
Os D-aas tem alguma função em alguns organismos. In vitro (no laboratório) conseguimos fazer essa ligação 
entre L e D. A indústria farmacêutica utiliza-se disto. Um peptídeo com todos os aa na configuração L , temos uma 
determinada atividade, porém quando no laboratório colocamos L misturado com D, vemos que a atividade aumenta, 
como exemplo os antimicrobianos. Muitos microrganismos tem configuração de aa-D como os Streptoccoco nordoni. 
A gente vê o papel dos D-aa em biofilmes. 
Combater uma infecção na corrente sanguínea ou numa ferida é muito mais fácil que combater um infecção 
de uma prótese, válvula, cateter, etc. 
É muito mais fácil combater um microrganismo livre que aquele aderido, porque quando o microrganismo se 
adere ao cateter, por exemplo, ele começa a secretar uma gama de açúcares e (hoje a gente sabe que existem aa na 
configuração D, que vão formar o biofilme) é como se encapasse a prótese. 
O que que acontece, então... Quando o paciente toma o antibiótico, o antibiótico não consegue atuar no 
biofilme da mesma forma que atua no organismo livre. Então por isso que se administra um antibiótico com alguma 
outra molécula que auxilia na penetração do biofilme. Em muitos casos, é necessário até retirar a prótese, caso não 
seja contida a infecção. É o D-aa participando disso daí também. 
 
Aspectos nutricionais e médicos dos aa: 
Alguns suplementos têm aas na configuração L e D. Hoje se sabe que os D aa confere um grau nutricional 
maior que na configuração L. Mas se a gente não usa o D?.... mas ele vai ser digerido, degradado... 
Aspecto médico: alguns medicamentos são produzidos na forma L e D, porque é observado uma maior 
atividade quando são misturados. 
Doença de Alzheimer é um exemplo de doença na qual os pacientes doentes apresentam uma maior 
concentração dos aas na configuração D e isso prejudica o sistema nervoso (isso ainda não ser explicado). 
 
Estrutura dos aa proteicos: 
Se é o radical que varia de um aa para outro, significa que é o radical (cadeia lateral) que vai conferir as 
características físico-químicas. 
 
Classifique os aa de acordo com a solubilidade... devemos olhar para o radical. 
 
1. Aminoácidos Apolares e alifáticos: Glicina, alanina, prolina, valina, leucina, isoleucina e metionina. 
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O que significa um grupo R apolar? É um aa hidrofóbico que não tem afinidade pela água. Esses aa NÃO 
fazem ligação do tipo ponte de hidrogênio. 
A proteína vai se enovelar, se enrolar dependendo do meio no qual ela se encontra e desempenhar sua 
função. Portanto, um aa hidrofóbico vai ser encontrado do lado de fora ou de dentro? Do lado de dentro, porque 
temos 70-80% de água no nosso organismo e os aa hidrofóbicos vão ser encontrados do lado de dentro da proteína, 
no cerne da proteína. 
Eles tem em comum C ligados a H e no caso da metionina tem um S entre 2 carbonos. Isso significa que 
toda vez que olharmos para a cadeia lateral de um aa e só tiver H e C, ele não vai ser capaz de fazer ponte de 
hidrogênio com a água. Então, será um aa hidrofóbico. O fato de a metionina ter um enxofre entre 2 carbonos, a 
formação de ponte de hidrogênio com a água não é favorecida. 
 
Esses grupos R também são alifáticos: alifático significa cadeia aberta. A prolina é um caso à parte do 
grupo dos alifáticos e apolares, a prolina é chamada de iminoácido. Na cadeia lateral da prolina não existe nenhum 
grupamento fechado, era para ser linear, mas esse tipo de estrutura com 3 carbonos lineares propicia o ataque 
nucleofílico de maneira que o último carbono se liga no grupamento amino na estrutura geral do aa. Isso acontece 
por ser a forma mais estável. Então, por isso que ele é considerado alifático, porque não tem nenhuma estrutura 
fechado no radical, esse desdobramento da estrutura se dá por maior estabilidade apenas, por isso que se chama 
iminoácido,por causa da ligação do grupamento amino com esse carbono. 
Isso interfere inclusive na estrutura de uma proteína. Toda vez que aparece uma prolina, a proteína é 
altamente inflexível, a gente pode dobrar a proteína, mas todos os pontos onde tem prolina, temos uma maior 
dificuldade de fazer a rotação entre os carbonos, justamente porque a prolina fica “engessa” por causa dessa 
estrutura cíclica que se fecha para tornar mais estável. 
 
Quem é mais hidrofóbico ou quem vai ser mais difícil de dissolver na água, a alanina ou a valina? 
Valina, porque tem mais carbono. Se comparar a estrutura geral, as duas são iguais, então temos que olhar 
na cadeia lateral. Uma tem apenas 1 cabono, na outra 3. O carbono não gosta de fazer ponte de hidrogênio com a 
água. Então se uma tem 1 e a outra tem 3, qual é mais difícil de dissolver? A que tem 3. 
Não olhamos para estrutura geral porque todas são iguais. Mas a conformação espacial também contribui 
para ser mais hidrofóbico que outros. 
 
2. Aminoácidos Aromáticos: fenilalanina, tirosina e triptofano. 
Olhando a cadeia lateral nós vemos: anéis aromáticos (cadeias fechadas). Agora sim, aminoácidos com 
grupamento R contendo estruturas cíclicas. 
 
Quem é mais hidrofóbico, a fenilalanina ou a tirosina? 
Fenilalanina, porque a tirosina tem hidroxila que ama fazer ponte de hidrogênio com a água. 
 
3. Polar (hidrossolúvel): serina, treonina, cisteína, asparagina e glutamina. 
Nas cadeias laterais possuem OH (hidroxila), SH (tiol ou sulfidrila), amida. Todos amam fazer ponte de 
hidrogênio com a água. Se olhar para a cadeia lateral e tiver OH, SH ou amida podemos falar que ele é hidrofílico. 
 
 Tem uns mais e outros menos hidrofílicos. 
 
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Quem é mais hidrofílico, asparagina ou glutamina? 
Asparagina. A contribuição hidrofílica é a mesma (o grupamento amino), porém a contribuição de carbonos 
(parte hidrofóbica) é diferente, na que tem menos é mais hidrofílico. 
 
OBS: Esses aas não são carregados, porque ao olhar a cadeia lateral desses aas, não encontramos nenhum 
grupamento que possa perder hidrogênios para o meio e nem ganhar, logo nunca vão ficar positivos, nem negativos. 
Diferente dos próximos: 
 
4. Aminoácidos carregados positivamente: lisina, arginina, histidina. 
Na cadeia lateral existem grupamentos que dependendo do meio no qual esses aas se encontram, eles podem 
estar carregados positivamente ou estarem sem carga. Então, na cadeia lateral da lisina, arginina, histidina vamos 
observar a presença de grupamento amino que podem ser carregados positivamente ou não, vai depender do meio 
no qual ele se encontra. 
 
5. Aminoácido carregados negativamente: aspartato (ou ácido aspártico) e glutamato (ou ácido 
glutâmico). 
Vamos observar C=OOH, que dependendo do meio pode estar protonado, ou seja, a hidroxila com sua forma 
bonitinha: OH, ou ele pode perder esse hidrogênio e formar o C=OO
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, o qual está ionizado. Ao olharmos para o aa e 
virmos o ácido carboxílico na cadeia lateral, vamos falar que ele pode ser negativo ou não dependendo do pH da 
solução. 
 
Isso é importante porque dependendo do pH da solução, esses aas podem estar negativos, positivos ou 
neutros, isso vai interferir na sua estrutura e, consequentemente, na estrutura tridimensional da proteína. 
É a estrutura tridimensional de uma proteína que determina a sua função. Então, se mudarmos a estrutura 
tridimensional da proteína, consequentemente vamos alterar a função que ela desempenha no nosso organismo. 
Essa é a causa de muitas doenças. 
 
Aminoácidos incomuns são formados por modificações pós-traducionais. Isso significa que a proteína é 
formada com seus 21 aas, cada proteína possui aas em quantidades diferentes e também tipos de aas diferentes, 
isso é que vai conferir a grande diversidade de proteínas que nós vimos. Como no alfabeto que misturamos as letras. 
 
Os aas incomuns sofrem modificações pós-traducionais. Isso significa que a proteína com 20 aas padrão são 
sintetizados e depois acontece os mecanismos de regulação traducional que vai adicionar alguns grupamentos e com 
isso gerar aas modificados que também são encontrados nas proteínas. 
 
Exemplos de aminoácidos incomuns: 
4-hidroxi-prolina: é uma prolina comum só que no carbono 4 tem uma hidroxila. 
5-hidroxi-lisina: é uma lisina que no carbono 5 tem uma hidroxila 
6-N-metil-lisina: é uma lisina que tem um grupamento metil ligado. 
Gama-carboxi-glutamato: é um glutamato que tem uma carboxila ligado ao carbono gama. 
 
Fosforilação de resíduos: 
Existem muitos aas que são fosforilados (ganham grupamentos fosfatos). 
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Aminoácidos incomuns: são aqueles que sofrem uma modificação após serem levados para construção da 
proteína. Ex: Hidroxiprolina e prolina, isso vai mexer com a solubilidade. Dependendo do grupamento vai mexer com 
a carga do aa e, consequentemente, vai mexer na estrutura e função da proteína. 
 
Então, são 21 aas padrão que vão formar proteína. Essas modificações podem acontecer em qualquer um 
dos aas, por exemplo, o primeiro aa... hoje se sabe que sempre a modificação é a adição de um grupamento metil 
(que tem haver com a expressão gênica), mas qualquer aa pode ter uma modificação, ou não, em qualquer posição 
na proteína. 
 
pK e Titulação 
pK o pH no qual alguns grupamentos se ionizam, ou seja, é o pH no qual alguns grupamentos perdem 
hidrogênios. 
Na primeira coluna está o pK do ácido carboxílico. Tem o pH no qual a carboxila perde seu hidrogênio e tem 
o pH no qual o grupamento amino perde seu hidrogênio. Essa carboxila e esse grupamento amino são da estrutura 
geral. Se colocarmos esse aa numa solução com pH muito ácido (com alta concentração de íons H+) e a medida que 
vamos adicionando base na solução, vamos diminuindo a concentração de íons H+ presente na solução. Então, se 
temos um aa extremamente ácido, por exemplo, pH = 1, vamos ter o aa todo protonado (o que significa que a 
carboxila está na forma de C=OOH e o grupamento amino está na forma de NH3+). Então, vamos fazer a titulação: 
temos a bureta com uma base (hidróxido de sódio, por exemplo) e em baixo colocamos um erlenmayer com aa, por 
exemplo, que só ioniza a carboxila e o grupamento amino da estrutura geral, por que se observarmos que existem 
alguns aa que, dependendo do pH da solução na qual ele se encontra, além de perder hidrogênios da carboxila e do 
grupamento amino, também podem perder hidrogênios e também podem ionizar a cadeia lateral, por isso que alguns 
aa têm essa terceira coluna. 
Vamos pegar um aa bem simples como a alanina que tem na cadeia lateral um metil, ou seja, não é 
ionizável. Vamos pegar o aa num pH muito baixo, por exemplo pH = 1, pH no qual está todo mundo protonado, tanto 
a carboxila na forma de C=OOH quanto o grupamento amino NH3+. O valor de ionização da carboxila é o pH 2,34 e 
o da ionização do grupamento amino 9,69 e a cadeia lateral não ioniza. Abrimos a torneira e começa a cair base 
dentro do erlenmayer. O pH vai começar a subir e a medida que vamos adicionando OH do meio, a carboxila vai 
começar a perder hidrogênio primeiro. Então, o OH vai retirando o hidrogênio da carboxila que reage com o H e 
formando água, de maneira que vamos ter misturado: carbono, carboxila ionizada, hidrogênio, grupamento amino 
protonado e o radical. Então, quando chega no pH de 2,34 é que essa ionização vai começar a acontecer, porque é o 
pH no qual a carboxila se ioniza. 
Portanto a medida que vamos adicionando base e o pH vai subindo, vai chegar num momento que vamos ter 
todas as carboxilas ionizadas. Se continuarmos ainda a adicionar base, essa base depois disso vai começar a ionizar 
o grupamento amino. Então, a base que está sendo adicionada depois quetoda a carboxila está ionizada vai 
começar a retirar hidrogênio do grupamento amino e o OH vai reagir com o H+ e liberar água. E com isso vamos ter 
carbono, carboxila ionizada e grupamento amino depois de ser ionizado passa a ser NH2 que não tem carga e o 
radical. 
O principio da titulação é mostrar que um aa se comporta de maneira diferente dependendo do pH da 
solução da qual ele se encontra. Na verdade ele é anfótero, ele pode dependendo do pH da solução em que ele se 
encontra, ele pode funcionar como ácido ou como uma base. 
Ácido: doador de prótons 
Base: aceptor de prótons 
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Cada um dos aa tem seu próprio pH de ionização. Nem todas as carboxilas vão perder H no mesmo pH. 
 
pK1: é o pH no qual a carboxila vai ser ionizada. 
pK2: é o segundo pH no qual o grupamento amino está ionizado. 
Ponto Isoelétrico (PI): é o pH no qual a carga líquida (CL) do aa é = 0. Qual a CL no Pk1, pKr e pK2? 
 
 
 
 
Daniele