Aminoacidos-Proteinas

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AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Rodrigo Fráguas
Definição: São constituídas por átomos de C, H e N (16%), enxofre e alguns minerais, organizados em Aminoácidos e apresentando alto peso molecular.
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)
C
C
O
 
OH
 
H
H
 
2
 
N
R
 
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.
 ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS
	 Características estruturais comuns
	Grupos substituintes
	 Configuração absoluta
R
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Apolares com grupo R Alifáticos
Aminoácidos Polares com grupo R não carregados
HIDROFÓBICOS
HIDROFÍLICOS
*
*
*
* Aminoácidos presentes no BCAA  (Branch Chain Amino Acids) 
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Apolares com grupo R Aromáticos
 ESPECTROS DE ABSORÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Peptide Bond 
--S—S--
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
Aminoácidos Polares com grupo R Carregados Positivamente
Aminoácidos Polares com grupo R Carregados Negativamente
ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS
(exceção Glicina)
Carbono Assimétrico - Proteínas : L-aminoácidos
 AMINOÁCIDOS ESPECIAIS
 Cisteínas Cistina
 Ausência de Carbono Assimétrico
 
 
São derivados de modificações de algum dos 20 aminoácidos, para melhor desempenho de uma função, são chamados de especiais porque são encontrados em locais específicos. Não sabe-se ao certo quantos existem.
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
ALBUMINA 
x
BCAA (Branch Chain Amino Acids) 
* Recomendação pode ser de 0,20g/Kg 
Valina Leucina Isoleucina
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
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.
 LIGAÇÃO PEPTÍDICA 
Pentapeptídio
Característica: Caráter de Dupla Ligação devido a ressonância
Consequência: Os átomas de carbono de nitrogênio não rodam e seus ligantes não mudam de plano 
 COMO AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS SÃO FORMADAS??
 COMO AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS SÃO FORMADAS
PROPRIEDADES DOS PEPTÍDIOS 
 PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS PEPTÍDIOS 
	Hormônios
	Antibióticos
	Agentes redutores
	Aplicações terapêuticas
Unidades 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
PEPTÍDEOS 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 PROTEÍNAS
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.
-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
-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  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 o arranjo espacial dos resíduos de aminoácidos adjacentes na estrutura 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 da quarta unidade subseqüente.
ESTRUTURA SECUNDÁRIA - BETA-PREGUEADAAs 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.
jjj
6,8Å
6,4Å
2,7Å
ESPECTRO DE DICROÍSMO CIRCULAR
Estrutura em alfa Hélice
Estrutura beta pregueada
UM RESUMO
Estrutura Randômica
DOMÍNIO DE RECONHECIMENTO A CARBOIDRATO
Domínio: parte da cadeia polipeptídica estruturalmente independente, tem função específica
- Geralmente apresentam-se em polipeptídios com mais de 200 resíduos;
- Em pequenas proteínas o domínio é a própria proteína
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.
	Interações de Hidrogênio – união do grupo C=O e o próton de um grupamento NH.
	Interações eletrostática ou iônica – interação de grupos de carga positiva com os de carga negativa – Camada de Solvatação – íon dipolo com a água
	Ligações 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 TEMPERATURA
Desnaturação de proteína por temperatura
Efeito do pH na Estrutura de Proteínas
Desnaturação: perda da estrutura tridimensional , com consequente perda de função. 
- Pode ser reversível (Ribonuclease 124aa) e irreversível;
-Não altera a estrutura primária;
-Não causa perda de valor nutritivo;
Agentes desnaturantes: rompem as interações fracas entre os aa da proteína,
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.
	 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.
Anfólitos são incorporados ao gel
pH decrescente
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.
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL DE ALGUMAS SEMENTES
	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 CARNES VERMELHAS
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL DE ALGUMAS
 BEBIDAS
 Quais vantagens??
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) 
	 	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+	
__________
__________	
___________
___________	
___________
___________	
___________
___________	
___________
___________	
__________
__________
24.bin
25.bin
26.bin