AMINOÁCIDOS

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AMINOÁCIDOS
Bioquímica e Biofísica
Profª. Drª. Priscilla A. C. Mol
Aminoácidos
Proteínas são as macromoléculas biológicas mais abundantes, ocorrendo em todas as células e em todas as partes das células.
Aminoácidos são os monômeros que formam as proteínas.
Aminoácidos
Os aminoácidos compartilham uma estrutura básica que consiste em um átomo de carbono central (carbono α), ligado a um grupo amino (NH2), um grupo carboxila (COOH), um grupo radical (R) e um átomo de hidrogênio (H).
GRUPO CARBOXILA
GRUPO AMINO
C α
Aminoácidos
Um aminoácido se diferencia do outro pelo seu radical.
Grupo R  determina a identidade do aminoácido.
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Aminoácidos
Todas as proteínas que compõem os organismos são construídas a partir do mesmo conjunto de 20 aminoácidos, unidos covalentemente em sequência linear.
20 tipos de cadeias laterais, variando em tamanho, forma, caráter hidrofóbico e reatividade química.
As propriedades da cadeia lateral determinam o comportamento químico do aminoácido, isto é, se ele é considerado ácido, básico, polar ou apolar. 
Aminoácidos
Classificação dos aminoácidos de acordo com as características químicas gerais de seus grupos R:
Aminoácidos hidrofóbicos com grupos R apolares:
aminoácidos em cinco classes principais com base nas propriedades dos seus grupos R (Tabela 3-1), particularmente sua polaridade ou tendência para interagir com a água em pH biológico (próximo do pH 7,0). A polaridade dos grupos R varia amplamente, de apolar e hidrofóbico (não hidrossolúvel) ao altamente polar e hidrofílico (hidrossolúvel).polaridade de uma molécula está diretamente relacionada à forma na qual os elétrons são distribuídos ao redor dos átomos. 
Se houver uma distribuição simétrica, a molécula será apolar, porém, se a distribuição for assimétrica, e uma das partes da molécula possuir uma grande densidade eletrônica, então será uma molécula polar.
polaridade de uma molécula está diretamente relacionada à forma na qual os elétrons são distribuídos ao redor dos átomos. Se houver uma distribuição simétrica, a molécula será apolar, porém, se a distribuição for assimétrica, e uma das partes da molécula possuir uma grande densidade eletrônica, então será uma molécula polar.
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Aminoácidos
 Aminoácidos com grupos R polares, não carregados:
Grupos R desses aminoácidos
são mais solúveis em água (hidrofílicos) do que aqueles dos aminoácidos apolares.
Aminoácidos
3. Aminoácidos carregados positivamente, com grupos R que têm carga positiva em pH fisiológico:
Aminoácidos
Aminoácidos carregados negativamente, com grupos R que têm carga negativa em pH fisiológico:
Aminoácidos
Aminoácidos com grupos R aromáticos:
Aminoácidos
Aminoácidos podem agir como ácidos e bases
Quando um aminoácido é dissolvido em água em pH neutro, ele permanece na solução como um íon bipolar, ou zwitteríon que pode agir como ácido ou base. 
Substâncias com essa natureza dupla (ácido-base) são anfotéricas e são frequentemente chamadas de anfólitos.
Alanina atuando como ÁCIDO Liberou íon H+
Alanina atuando como BASE Recebeu íon H+
Ácido, no âmbito da química, pode se referir a um composto capaz de transferir Íons (H+) numa reação química (vide Ácido de Brønsted), podendo assim diminuir o pH de uma solução aquosa
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Aminoácidos
Aminoácidos têm curvas de titulação características
A titulação é um procedimento laboratorial utilizado para determinar a concentração de uma solução que contém um ácido ou uma base. 
Solução de NaOH padrão
Solução de concentração desconhecida
+ Indicador ácido-base
I. Primeiro, com a ajuda de uma pipeta, mede-se um volume específico da solução que se pretende determinar a concentração. Em seguida, ela é transferida para um erlenmeyer;
II. A solução de concentração conhecida que deve reagir com a solução-problema é colocada em uma bureta, que é graduada e também mostra o volume específico;
III. Adiciona-se à solução-problema que está no erlenmeyer algumas gotas do indicador ácido-base. Um exemplo muito usado é a fenolftaleína, cujo ponto de viragem situa-se entre o pH 8,2 e o 9,8.
IV. Agora se realiza a titulação propriamente dita. A boca do erlenmeyer é colocada na parte de baixo da bureta (que está fixada em um suporte universal). Com muito cuidado, a torneira da bureta é aberta para deixar a solução que está dentro dela escorrer e reagir com a solução-problema que está dentro do erlenmeyer.
V. Quando se atinge o ponto de viragem, fecha-se a torneira e anota-se o valor do volume da solução dentro da bureta que foi necessário para neutralizar totalmente a solução-problema.
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IV. A boca do erlenmeyer é colocada na parte de baixo da bureta (que está fixada em um suporte universal). Com muito cuidado, a torneira da bureta é aberta para deixar a solução que está dentro dela escorrer e reagir com a solução-problema que está dentro do erlenmeyer.
V. Quando se atinge o ponto de viragem (mudança de cor), fecha-se a torneira e anota-se o valor do volume da solução dentro da bureta que foi necessário para neutralizar totalmente a solução-problema  ca. Va= cb. Vb 
Mede-se um volume específico da solução que se pretende determinar a concentração. 
II. A solução de concentração conhecida que deve reagir com a solução-problema é colocada em uma bureta, que é graduada e também mostra o volume específico;
III. Adiciona-se à solução-problema que está no erlenmeyer algumas gotas do indicador ácido-base. 
Indicador (Fenolftaleína): Ácido (incolor)  Básico (rosa)
Visto que a proporção estequiométrica é de 1 : 1, temos que: nácido = nbase
M 1. V1 = M2 . V2
M= C mol/l
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Aminoácidos
Titulação de um aminoácido
Quando um aminoácido é titulado, sua curva de titulação indica a reação de cada grupo funcional com o íon hidrogênio.
pH= 1,0
Aminoácidos podem se comportar como ácidos ou bases.
Em pH muito baixo, a espécie iônica predominante do aminoácido é a forma completamente protonada. 
Forma protonada
Carga líquida= +1
I. Primeiro, com a ajuda de uma pipeta, mede-se um volume específico da solução que se pretende determinar a concentração. Em seguida, ela é transferida para um erlenmeyer;
II. A solução de concentração conhecida que deve reagir com a solução-problema é colocada em uma bureta, que é graduada e também mostra o volume específico;
III. Adiciona-se à solução-problema que está no erlenmeyer algumas gotas do indicador ácido-base. Um exemplo muito usado é a fenolftaleína, cujo ponto de viragem situa-se entre o pH 8,2 e o 9,8.
IV. Agora se realiza a titulação propriamente dita. A boca do erlenmeyer é colocada na parte de baixo da bureta (que está fixada em um suporte universal). Com muito cuidado, a torneira da bureta é aberta para deixar a solução que está dentro dela escorrer e reagir com a solução-problema que está dentro do erlenmeyer.
V. Quando se atinge o ponto de viragem, fecha-se a torneira e anota-se o valor do volume da solução dentro da bureta que foi necessário para neutralizar totalmente a solução-problema.
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Aminoácidos
Titulação de um aminoácido
pKa é uma medida da tendência de um grupo doar um próton H+
Titulação: pK corresponde ao pH em que metade dos aminoácidos doaram seu H+.
Glicina:
pK1 (COOH) = 2,34 e pK2 (NH3+) = 9,60
pH= 2,34
Liberou H+
+
Carga líquida= 0,5 (0) + 0,5 (1)= +0,5
50%
50%
O primeiro estágio da titulação corresponde à remoção de um próton do grupo COOH da glicina.
pKa é uma medida da tendência de um grupo doar um próton, com essa tendência diminuindo dez vezes à medida que o pKa aumenta em uma unidade).
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Aminoácidos
Titulação de um aminoácido
Glicina:
pK1 (COOH) = 2,34 e pK2 (NH3+) = 9,60
pH= 9,60
Liberou H+
Carga líquida= 0,5 (-1) + 0,5 (0)= - 0,5
Remoção do primeiro próton está completa.
+
50%
O segundo estágio da titulação corresponde à remoção de um próton do grupo NH3 da glicina.
50%
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pH= 12,0
Em pH muito alto, a espécie iônica predominante do aminoácido é a forma completamente desprotonada Titulação está completa
Aminoácidos
Titulação de um aminoácido
Forma desprotonada
Carga líquida=-1
Aminoácidos
Titulação do aminoácido Glicina
pH= 1,0
Carga= +1
Carga= 0,5 (0) + 0,5 (1)= +0,5
pH= 2,34
pH= 9,60
pH= 12,0
Carga= 0,5 (-1) + 0,5 (0)= - 0,5
Carga= -1
O pI ou pH isoelétrico corresponde ao pH em que a substância titulada apresenta-se com carga elétrica nula (neutra) e por isso, não se move quando submetida a um campo elétrico.
Média aritmética dos 2 valores de pk:
Aminoácidos
Titulação do aminoácido Glicina
pH= 1,0
Carga= +1
Carga= 0,5 (0) + 0,5 (1)= +0,5
pH= 2,34
pH= 9,60
pH= 12,0
Carga= 0,5 (-1) + 0,5 (0)= - 0,5
Carga= -1
pI= pH= 5,97
Carga= 0
Não é atraído nem pelo polo positivo nem pelo negativo.
Titulação do aminoácido Glicina
Região de Tamponamento
Região de Tamponamento
Solução-tampão é uma mistura que tem a capacidade de evitar que o pH da solução sofra grandes variações.
Região de tamponamento faixa onde mesmo aumentando os equivalentes de OH-, o pH não é alterado bruscamente. 
Ponto isolelétrico
Aminoácidos
Titulação do aminoácido Glutamato 
pK1 (COOH) = 2,19; pK (R)= 4,25; pK2 (NH3+) = 9,67
pH= 1,0
pH= 2,19
pH= 4,25
Carga= +1
Carga= 0,5 (-1) + 0,5 (0)= - 0,5
50%
50%
50%
50%
Carga= 0,5 (0) + 0,5 (1)= +0,5
pI= pH= ½ (2,19+ 4,25)= 3,22 
Carga= 0
Aminoácidos
Titulação do aminoácido Glutamato 
pK1 (COOH) = 2,19; pK (R)= 4,25; pK2 (NH3+) = 9,67
pH= 9,67
50%
50%
Carga= 0,5 (-2) + 0,5 (-1)= - 1,5
pH= 12,0
Carga= -2
Titulação do aminoácido Glutamato
Região de Tamponamento
Ponto isolelétrico
Região de Tamponamento