Aminocidos, Protenas e Separao de Protenas-FAETEC (1)

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Estrutura dos Aminoácidos
	Os aminoácidos são as unidades estruturais básicas das proteínas. 
Estrutura
 Geral
	Quatro grupamentos diferentes conectados ao carbono  tetraédrico (assimétrico) - isômeros L e D. Só os aminoácidos L são constituintes de proteínas. 
	Os aminoácidos em solução em pH neutro - íons dipolares. A amina é protonada (-NH3+) e a carboxila é desprotonada(-COO-). 
	O estado de ionização de um aminoácido varia com o pH. Em solução ácida (ex.: pH 1), a amina está protonada (-NH3+) e a carboxila sem dissociação (-COOH). 
	À medida que o pH é elevado, o ácido carboxílico é o 1o grupamento a perder um próton, pois seu pKa é ~ 2. A forma dipolar persiste até o pH se aproximar de 9, quando a amina protonada perde um próton. 
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	Existem cerca de 300 aminoácidos, porém todas as proteínas em todas as espécies, são construídas a partir do mesmo conjunto de 20 aminoácidos. Vinte tipos de cadeias laterais ou radicais, diferenciam estes aminoácidos, variando em tamanho, forma, carga, capacidade de formação de pontes de H e reatividade química. 
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Aminoácidos 
Essenciais x Não Essenciais
	Aminoácidos produzidos ou sintetizados pelo nosso organismo - não essenciais :
	Glicina, alanina, prolina, serina, cisteína*, aspartato, asparagina, glutamato, glutamina, tirosina*
	Aminoácidos que precisam ser obtidos a partir da dieta – essenciais: valina, leucina, isoleucina, metionina*, treonina, fenilalanina*, triptofano, lisina, arginina, histidina
Metionina – precursor da cisteína
Fenilalanina – precursor da tirosina
Erros inatos do metabolismo- ex.: fenilcetonúrico – deficiêcia da enzima fenilalanina hidroxilase – acumula fenilalanina – transformado em fenilcetoácidos – neurotóxicos - eliminados na urina . Orientação: dieta restrita em fenilalanina (ex.:leite especial)
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Estrutura de Proteínas
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Estrutura Primária
	Os aminoácidos se unem por ligações peptídicas formando cadeias peptídicas
Uma cadeia peptídica tem polaridade, porque suas extremidades são diferentes, com uma amina  (início) numa ponta e uma carboxila  na outra.
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Exemplo de pentapeptídeo
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Estrutura Primária
	Corresponde à sequência linear dos aminoácidos (aas). Pode diferenciar os tipos, o número e a posição dos aas na cadeia polipeptídica.
	cada aa em um peptídeo é chamado de resíduo ou radical. 
	Cada cadeia peptídica é constituída de uma parte que se repete regularmente, chamada de cadeia principal ou arcabouço, e uma parte variável, que corresponde às distintas cadeias laterais (radicais). 
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Forças de interação 
	O arcabouço peptídico é rico em potencial de formação de pontes de H . Cada unidade contém um grupamento carbonila (aceptor) e, com exceção da prolina, um grupamento NH, que é um bom doador para esta ponte.
	 Estes grupamentos interagem entre si e com grupamentos funcionais de cadeias laterais, estabilizando determinadas estruturas.
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Interação entre cadeias peptídicas
	A maioria das cadeias polipeptídicas naturais contém entre 50 e 2.000 aminoácidos, e são comumente referidas como proteínas.
	Peso molecular médio de um aa é de 110, logo para a maioria das proteínas o PM está entre 5.500 e 220.000.
	Em algumas proteínas, a cadeia peptídica linear é interligada. As mais comuns das interligações são as pontes dissulfeto (ex.: fibras de colágeno e fibrina).
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Ponte dissulfeto
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Estrutura Secundária: as cadeias peptídicas podem dobrar-se em estruturas regulares, tais como a hélice alfa, a folha beta, voltas e alças
	Alfa hélice – um arcabouço principal firmemente espiralado forma a parte interna do bastão, e as cadeias laterais se projetam para fora em uma disposição helicoidal. 
	A hélice é estabilizada por pontes de H entre os grupamentos NH e CO da cadeia principal.
	 Duas ou mais hélices podem se entrelaçar formando uma estrutura muito estável. 
	Tais super-hélices de alfa hélices são encontradas na miosina e tropomiosina no músculo, na fibrina, na queratina do cabelo , assim como nas cerdas de porco espinho e no citoesqueleto das células.
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Folha beta pregueada
Alfa hélice
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Alfa Hélice
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Queratina do cabelo
Colágeno
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As Folhas Beta são estabilizadas por pontes de hidrogênio entre filamentos peptídicos
	Uma cadeia peptídica, chamada de fita beta, em uma folha beta, é quase totalmente distendida em vez de firmemente enrolada como a hélice alfa. 
	As proteínas ligantes de ácidos graxos, importantes para o metabolismo lipídico, são constituídas quase inteiramente de folhas beta.
	Algumas doenças estão relacionadas a transformação de -Hélice em folhas -pregueadas (“doença da vaca louca” ou prion) e produção de proteínas alteradas, como as proteínas -Amilóides (doença de Alzheimer).
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Folha -pregueada 
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Exemplos de proteínas de interesse clínico
	As proteínas são classificadas como fibrosas (principalmente estruturais) ou globulares. 
	Fibrosas de interesse clínico: fibrinogênio, troponina, colágeno, miosina.
	A maioria das proteínas de interesse clínico é de proteínas globulares solúveis, tais como: hemoglobina, enzimas, hormônios peptídeos e proteínas plasmáticas.
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Estruturas Terciárias
	Proteínas hidrossolúveis se enovelam em estruturas compactas com o interior apolar, formando proteínas globulares.
	
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Estruturas Quaternárias
	Cadeias peptídicas podem se associar em estruturas com múltiplas subunidades
	 São proteínas que contêm mais do que uma cadeia peptídica , exibindo um quarto nível de organização estrutural. 
	Cada cadeia peptídica é chamada de subunidade. 
	O tipo mais simples de estrutura quaternária é um dímero. A hemoglobina contém duas subunidades alfa e duas beta.
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Hemoglobina
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Complexo de histocompatibilidade humano (MHC)
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Alteração da forma alfa hélice para beta pregueada da proteína
Encefalopatia Espongiforme (Prion) – doença da vaca louca 
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Estrutura terciária 
ou tridimensional da proteína – pode ter estruturas na forma de folhas -pregueada (setas) e na forma de -hélice
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Príons
	Os príons têm etiologias genéticas e infecciosas. Todas as células de mamíferos carregam um gene que produz a forma normal da proteína, PrPC. Mutações esporádicas ou herdadas neste gene podem causar doenças.
	Príons também podem causar doenças, passando entre os indivíduos. A forma anormal pode induzir mudanças conformacionais nos príons normais já presentes nos tecidos neurológicos, produzindo formas mais anormais. Estas formas podem causar mais mudanças conformacionais em uma alça de retroalimentação positiva
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Encefalopatia Espongiforme Bovina – príons anormais
	Buracos se desenvolvem por todo o cérebro. Células começam a morrer, devido a capacidade dos príons anormais para unir e formar barras de proteína por muito tempo. 
	O dano tecidual provoca alteração progressiva do controle neurológico que pode afetar diversas funções, como equilíbrio, controle muscular, humor e sono (dependendo das áreas do cérebro mais afetadas). 
	Todas as doenças causadas pelos príons são fatais.
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Proteínas podem realizar diversa funções:
Hemoglobina é uma proteína de transporte de O2 – não é enzima, pois não transforma o O2.
Hemácias
hemoglobina
Hemácias
	Transporte de moléculas e íons através da membrana
	Transporte de Oxigênio
	Transporte de elétrons (cadeia respiratória)
	Citoesqueleto da célula
	Receptores de hormônios e de neurotransmissores
	Enzimas
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Mioglobina – proteína que armazena O2 nos músculos
Grupo heme
Mioglobina não é enzima –não transforma, só armazena O2.
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Grupo heme – anel porfirínico
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Substituição do aminoácido ácido glutâmico pela valina na posição 6 das cadeias  da hemoglobina, tornam a hemácia falciforme.
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Separação de Proteínas
	 Cromatografia
	Troca iônica
	Exclusão pelo tamanho
	Afinidade
Eletroforese
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Cromatografia por troca iônica
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Cromatografia por exclusão de tamanho
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Cromatografia por afinidade
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Eletroforese
Separação de macromoléculas (no caso proteínas)utilizando o princípio da migração das moléculas em gel submetido a um campo elétrico.
Separação por diferença de Peso Molecular (PM).
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Os padrões ou referências para comparação com a corrida da proteína desconhecida,para descobrir o PM.
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Separação pelo ponto isoelétrico
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