aminoacidos e proteinas

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Aminoácidos e proteínas
CAPÍTULO VI
Parte I: Aminoácidos 
Generalidades
Função
Estrutura
Humberto Muquingue, MD, MSc, PhD, PHS
Email: hmuking@gmail.com
Abril de 2020
Objectivos educacionais
No fim deste capítulo, você deverá ser capaz de:
• Definir os seguintes termos: aminoácido, proteinogénico, aminoacidopatia, 
quiral, zwiterion, valor biológico
• Explicar a importância biomédica dos aminoácidos
• Listar as principais funções dos aminoácidos
• Representar a estrutura geral dos aminoácidos
• Classificar os aminoácidos de acordo com a sua ocorrência, necessidade e 
polaridade da cadeia lateral
• Listar pelo menos três aminoácidos não-protéicos e pelo menos cinco 
aminoácidos essenciais
• Explicar de forma geral as propriedades acido-básicas dos aminoácidos
•Mencionar os tipos de reacções em que os aminoácidos participam e 
caracterizar a mais importante
Generalidades
•Aminoácidos são moléculas que contêm um grupo 
amino, um grupo carboxilo e uma cadeia lateral de 
constituição variável e específica do aminoácido.
•Na natureza ocorrem mais de 700 aminoácidos, na 
forma de enantiómeros R e L.
•São a unidade estrutural básica, mais pequena, das 
proteínas – as proteínas constituem 20% do peso do 
corpo. 
•Vinte aminoácidos diferentes são componentes das 
proteínas no corpo humano.
•Apenas os L-aminoácidos ocorrem em proteínas.
Generalidades
•A principal fonte de aminoácidos são as proteínas da dieta 
(carnes e derivados; vegetais). Noção de valor biológico!
•A digestão das proteínas inicia na boca (quebra mecânica 
pelos dentes).
•No estômago, as proteínas sofrem desnaturação ácida e 
quebras catalisadas pela pepsina.
•No intestino, as principais enzimas digestivas são tripsina, 
quimotripsina e carboxipeptidases, produzidas pelo 
pâncreas.
•Apenas os aminoácidos e péptidos pequenos são 
absorvidos pela mucosa intestinal.
Importância biomédica
•Essenciais para a síntese protéica.
•Podem ser usados como fonte de energia.
•Conferem às proteínas numerosas propriedades 
físico-químicas.
•Os derivados de alguns aminoácidos desempenham papéis 
cruciais como…
- neurotransmissores (triptofano: serotonina; tirosina: 
dopamina, epinefrina);
- citomoduladores (arginina: óxido nítrico);
- estruturas: (hidroxiprolina: colágeno);
- precursores: (glicina: heme; aspartato: nucleótidos);
- coenzimas: (metionina: S-adenosilmetionina).
Importância biomédica
•Há doenças associadas a aminoácidos: 
- adquiridas: kwashiorkor;
- hereditárias/congénitas: albinismo; fenilcetonúria; doença de 
Hartnup; cistinúria; histidinémia; acidúria argininosuccínica, etc.
As aminoacidopatias (erros inatos do metabolism dos aminoácidos. 
Quase todas elas evoluem com alterações neurológicas graves e 
aminocidúria.
As três causas principais de aminocidopatia são:
- alterações do metabolismo (por falta ou deficiência de enzima);
- defeitos no transporte de aminoácidos pela menbrana;
- defeitos do ciclo da uréia.
•Os D-aminoácidos estão associados a cálculos de oxalato nos rins.
Importância biomédica
•Possuem aplicações terapéuticas:
- glutamina (protecção do tubo digestivo);
- carbocisteína (mucolítico);
- DOPA (doença de Parkinson, distonias)
•Usam-se em nutrição clínica e suplementos dietéticos;
•Outros usos:
- cosméticos (devido às propriedades hidratantes, estabilidade 
e absorvabilidade).
- fertilizantes;
- rações animais;
Funções dos aminoácidos
1. Precursores (substratos) para:
- síntese de proteínas
- síntese de derivados não-protéicos (tirosina: melanina, adrenalina, 
hormonas da tiróide; histidina: histamina; glicina: heme; aspartato: 
nucleótidos; glutamato: neurotransmissores)
2. Neurotransmissores: glicina, glutamato
3. Fonte de energia:
- quando em excesso (dieta hiperprotéica; degradação patológica);
- na ausência ou impossibilidade de usar glícidos (jejum prolongado)
4. Intermediários metabólicos: citrulina, ornitina, carnitina
Designação
•Existem várias formas de designar os aminoácidos.
•Os aminoácidos são mais conhecidos pelos nomes comuns 
ou triviais.
•Muitas vezes representam a fonte de onde se isolou o aminoácido pela 
primeira vez. Outras vezes o sabor
• Exemplos: 
Glutamato: extraído do glúten do trigo;
Tirosina: extraído de queijo (tyros);
Glicina: adocicado. 
Cisteína: extraído de cálculos da bexiga (cystus)
•O primeiro aminácido a ser isolado foi a asparagina (1806)
O nome “asparagina” deriva do facto de ter sido isolado de 
uma proteína encontrada no sumo de aspargo.
Designação
•Os aminoácidos são também designados por símbolos:
•Uma letra convencionada 
•A: alanina; C: cisteína; D: aspartato; E: glutamato; W: 
triptofano; K: lisina, etc
Ou
•Três letras (as primeiras três).
•Exemplos: glicina: Gli; aspartato: Asp; tirosina: Tir
•Excepções: 
- asparagina: Asn
- glutamina: Gln
- isoleucina: Ile 
- triptofano: Trp.
Designação
•Os nomes IUPAC são muito complexos:
Estrutura
•A estrutura geral dos aminoácidos é simples:
•O carbono α é assimétrico: está ligado a 4 átomos 
diferentes; isso torna-o um centro quiral: 
•3 substituintes repetem-se em todos os 20 aa.
•1 é diferente para cada aminoácido
•Excepção: glicina
Estrutura
•O centro quiral permite a existência de compostos 
que são imagem no espelho.
•Esses compostos são isómeros designados por 
enantiómeros (formas R e L).
Classificação
•Existem diversas formas de classificar os aminoácidos:
•Segundo a sua ocorrência: 
- Proteinogénicos (envolvidos na composição de proteínas): 20 + 2
- Não proteinogénicos: lantionina, ornitina, citrulina, 
dehidroalanina, 2-aminoisobutirato, γ-aminobutirato.
•De acordo com a capacidade do organism humano em 
sintetizá-los ou não, os aminoácidos proteinogénicos podem 
ainda ser classificados como:
- essenciais;
- não-essenciais ou dispensáveis.
Aminoácidos proteinogénicos
⚫ Essenciais:
⚫ fenilalanina, lisina, metionina, treonina, triptofano, metionina; 
isoleucina, leucina, valina 
Os últimos três são conhecidos como aminoácidos de cadeia 
ramificada (BCAA)
 
⚫ Não-essenciais:
⚫ alanina, asparagina, glutamato, aspartato, serina, histidina; 
glicina, arginina, cisteína, glutamina, tirosina, prolina
Os aminoácidos em negrito são essenciais em certas condições 
(stress metabólico grave, prematuridade).
Histidina e arginina são considerados “semi-essenciais” por serem 
apenas necessários nas crianças pequenas e em crescimento.
Classificação segundo a polaridade da cadeia lateral
1. Cadeia lateral polar:
a) Neutra
i. Com anel aromático
ii. Alifática
b) Carregada:
i. Positiva (básicos)
ii. Negativa (acídicos)
2. Cadeia lateral apolar
i. Com anel aromático
ii. Alifática
•Cadeia lateral polar neutra com anel aromático
Tirosina Triptofano
•Cadeia lateral polar neutra alifática
Serina
Glutamina
CisteínaTreonina
Asparagina
•Cadeia lateral polar com carga positiva
Lisina Arginina Histidina
•Cadeia lateral polar com carga negativa
Aspartato Glutamato
•Cadeia lateral apolar alifática
Glicina
Isoleucina
LeucinaAlanina Valina
Metionina Prolina
•Cadeia lateral apolar com anel aromático
Fenilalanina
•Aminoácidos raros nas proteínas
•Surgem pela modificação de resíduos de aminoácidos comuns 
nas proteínas
•Hidroxiprolina, hidroxilisina: colágeno
•Desmosina, isodesmosina: elastina
• Selenocisteína: glutationa peroxidase
•Metil-lisina: miosina
Hidroxiprolina Hidroxilisina Desmosina
Aminoácidos não-protéinogénicos
•Também chamados aminoácidos não-padrão ou não-codificados.
•Há mais de 150 que ocorrem livres ou combinados a outras 
moléculas.
•Alguns são mediadores neurofisiológicos importantes.
• Exemplos: GABA é um neurotransmissor
•A homocisteína e a homosserina são intermediários do 
metabolismo dos aminoácidos.
•A citrulina e a ornitina são intermediários na síntese de arginina.
•Vários aminoácidos não-proteinogénicos são toxinas: 
canavanina; cefalosporina C, tialisina, etc.
PROPRIEDADES ÁCIDO-BÁSICAS DOS AMINOÁCIDOS
•Os aminoácidos são substâncias anfipróticas: tanto podem doar como 
podem receberprotões ou H+ (ou seja, comportar-se como um ácido e 
como uma base);
•Essa propriedade resulta do facto de possuirem um grupo amino e um 
grupo carboxilo;
•Por possuírem cargas negativas e cargas positivas, os aminoácidos são 
chamados por zwitteriões (iões dipolares). Pode haver mais de uma carga 
do mesmo sinal.
PROPRIEDADES ÁCIDO-BÁSICAS DOS AMINOÁCIDOS
•Os grupos carboxilo podem ser neutros ou negativamente carregados.
•Os grupos amino podem ser neutros ou positivamente carregados.
•O estado de ionização depende do pH do meio em que o 
aminoácido se encontra e de constantes de dissociação.
•pH = pKa 50% estão protonados e 50% estão desprotonados;
•pH < pKa predominância da forma protonada;
•pH > pKa predominância da forma desprotonada.
Carga líquida: +1
(ácido forte)
pH < 1
Carga líquida: 0
pH ~ 3
Carga líquida: -1 
pH 6 - 8
Carga líquida: -2
(base forte)
pH >11
•O ponto isoléctrico (pI) é o valor de pH de uma solução na qual a 
substância tem carga nula (igual a zero)
•Cálculo do ponto isoelétrico de um aminoácido:
- depende do número de grupos ionizáveis
•Aminoácido com 2 grupos ionizáveis
•Aminoácido com 3 grupos ionizáveis
•Aminácido ácido Aminoácido básico
pK1 = pKaα-COOH
pK2 = pKaα-NH2
pK1 = pKaα-COOH pK3 = pKaα-NH2
pK2 = pKaR
•Exemplos de cálculo do ponto isoelétrico
Alanina
Aspartato Lisina
pK2 = 8.95
pK3 = 10.53
pI = ?
• A capacidade dos aminoácidos doarem ou receber protões confere às 
proteínas um poderoso poder de tamponamento, com elevada 
importância fisiológica: 
- o pH das células e do sangue deve manter-se entre 7,35 e 7,45;
- as proteínas são o principal tampão intracelular (por serem muito 
abundantes no interior da célula);
- a hemoglobina é o tampão protéico mais abundante!
Alcalose Acidose
pH normal
•A titulação de aminoácidos permite acompanhar a evolução 
das cargas dos grupos ionizáveis.
•Para um aminoácido com dois grupos ionizáveis (glicina): 
•Titulação de um aminoácido com vários grupos ionizáveis (histidina):
Reacções dos aminoácidos
•Os aminoácidos reagem com inúmeras substâncias.
• As reacções são características dos grupos amino, carboxilo e dos grupos R.
• Algumas das reacções são a base para testes laboratoriais.
Exemplos:
- Reagem com ácido nitroso libertando N2
• Este é o princípio do método de Van Slyke para a determinação de grupos amino 
livres numa proteína.
 - Reagem com a ninidrina dando compostos de coloração púrpura 
 (cor de Ruhemann): 
• É a base de um teste qualitativo para detectar a presença de aminoácidos. 
• Útil para realçar impressões digitais;
• A prolina reage com uma cor amarela [Porquê?]
•A reacção mais importante dos aminoácidos é a polimerização, 
formando-se péptidos e proteínas.
PolimerizaçãoHidrólise
ligação 
peptídica
(di)péptido