AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS

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AMINOÁCIDos, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
PROF. DR. SAMUEL B. NERILO
Com comentários especiais de Isabela Ramos Mariano (kkk)
INTRODUÇÃO
	Proteínas	são	polímeros	de
	aminoácidos,	com	cada	resíduo	de
aminoácido unido ao seu vizinho por um tipo específico de ligação covalente.
1) Estrutura comum dos aminoácidos primários
Grupo
amino
Grupo 
carboxílico
Grupo 
radical
Um 
hidrogênio
a
Todo aminoácido encontrado 
em proteínas possui:
 um grupo amino,
 um grupo carboxílico,
 um hidrogênio e
 um grupo radical 
ligados ao carbono alfa (a). 
Por isso, são chamados de 
a-aminoácidos
O CARBONO É CHAMADO 
QUIRAL, POIS ESTÁ LIGADO A 
QUATRO ELEMENTOS DIFERENTES
Eles diferem uns dos outros por meio de suas cadeias laterais ou grupos R.
Ex. Lisina
AMINOÁCIDOS COMPARTILHAM CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS COMUNS
GRUPO AMINO
GRUPO CARBOXIL
CARBONO α
CADEIA LATERAL
*Exceção: Prolina e Glicina
Estereoisômeros diferem apenas no arranjo de seus átomos no espaço.
Os estereoisômeros podem ser classificados em:
a) Enantiômeros são estereoisômeros cujas moléculas são imagens 
especulares uma da outra, não sobreponíveis.
 Estereoisomeria de aminoácidos
Enantiômeros ocorrem apenas com 
compostos cujas moléculas são
quirais. 
Do grego: cheir = mão.
Quiral = não sobreponível.
Enantiômeros
Toda molécula que possui carbono assimétrico é uma molécula 
quiral e possui estereoisômeros ou enantiômeros, que são 
imagens especulares não sobreponíveis. 
Molécula quiral:
mesmo sofrendo 
rotação, esta
molécula não 
pode ser
superposta na 
imagem especular 
da molécula original 
Molécula aquiral:
após rotação 
adequada, esta 
molécula pode 
ser superposta à 
imagem especular 
da imagem 
original
Imagem 
especular 
da molécula 
original
Imagem 
especular 
da molécula 
original
Molécula 
original
Molécula 
original
Estereoisômeros – Enantiômeros de aminoácidos
CARBONO QUIRAL
Estereoisômeros Enantiomeros Ópticamente ativos
Proteínas: L-estereoisômeros
Centro quiral
A
B
C
D
A	B	C	D
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
 Classificação dos aminoácidos primários 
segundo o seu grupo R
• Os aminoácidos podem ser classificados tendo como 
base as propriedades dos seus grupos R, em particular a 
sua polaridade, ou tendência para interagir com a água 
em pH biológico.
• Há cinco (5) classes principais de aminoácidos. 
• Os grupos R são hidrocarbonetos volumosos e realizam interações 
hidrofóbicas.
• Glicina - é o aminoácido de estrutura mais simples. 
• Prolina - o grupo R faz um anel com o grupo amino, formando 
um grupo imino. Portanto, na verdade, a prolina é um iminoácido. 
1) Aminoácidos 
com grupo R 
apolar e 
alifático
Não-polar = Apolar 
(hidrofóbico)
Alifático = não contém 
anel aromático.
Prolina
Glicina
Alanina
Valina
Leucina
 Metionina 
Isoleucina
• A tirosina e o 
triptofano são 
significativamente 
mais polares do que a fenilalanina devido ao grupo hidroxila da 
tirosina e o nitrogênio do anel indol do triptofano. 
 Fenilalanina 
 Tirosina 
 Triptofano 
2) Aminoácidos RELATIVAMENTE
apolares com grupo R 
aromático
Não polares e 
realizam interações 
hidrofóbicas.
Asparagina
Glutamina
 Serina 
 Treonina 
 Cisteína 
• Possuem 
grupos funcionais que 
formam pontes de 
hidrogênio com a água:
		
• Serina e Treonina: 
	grupo hidroxila (-OH).
• Cisteína: 
	grupo sulfidrílico (-SH).
• Asparagina e Glutamina:
	grupo amida (-CONH2).
3) Aminoácidos com grupo R polar, mas não carregado 
Polar => hidrofílico. 
 Não carregado => 
não tem carga elétrica
4) Aminoácidos polares com grupo R carregado positivamente (BÁSICOS)
São polares e 
hidrofílicos.
Histidina 
Arginina 
Lisina 
H
+
O grupo R pode 
perder prótons.
Grupo R com carga 
Líquida positiva 
em pH 7,0.
 Aspartato 
 Glutamato 
Grupo R com carga 
líquida negativa 
em pH 7,0.
5) Aminoácidos com grupo R carregado negativamente (ÁCIDOS)
São polares e 
hidrofílicos.
O grupo R pode 
perder prótons.
O aspartato e o glutamato, são originários da asparagina e glutamina, respectivamente. 
Aminoácidos não-primários
- São encontrados em proteínas. 
- Não há código genético para eles.
- São formados por modificações de 
algum aminoácido primário, depois 
da síntese da cadeia polipeptídica. 
4-hidroxiprolina
5-hidroxilisina 
6-N-metillisina 
Exemplos: 
• 4-hidroxiprolina e 5-hidroxilisina, 
derivados da prolina e lisina, 
respectivamente. Encontradas no colágeno.
• N-metillisina, derivada da lisina, é 
encontrada na miosina.
 g-carboxiglutamato, derivado do 
glutamato. É encontrado na proteína
protrombina, uma proteína importante 
na coagulação do sangue.
g-carboxiglutamato
Desmosina
Selenocisteína
 Desmosina
Um derivado de quatro resíduos 
de lisina. É encontrada na proteína 
elastina.
 Selenocisteína
Contém selênio em vez do enxofre 
da cisteína. Derivada da serina. 
É constituinte de apenas 
poucas proteínas conhecidas.
Aminoácidos não-protéicos
A ornitina e a citrulina participam da via metabólica que sintetiza uréia.
Ornitina 
Citrulina 
São aminoácidos que ocorrem de forma livre nas células. Nunca aparecem em proteínas.
Aminoácidos essenciais e não-essenciais
Aminoácidos essenciais não são sintetizados pelo homem e devem ser adquiridos 
da nutrição.
Aminoácidos não-essenciais são sintetizados pelo homem. 
Aminoácidos essenciais
Valina
Leucina
Triptofano
Fenilalanina
Tirosina
Histidina
Metionina
Treonina
Lisina
Isoleucina
Aminoácidos não-essenciais
Glutamato
Aspartato
Glutamina
Asparagina
Glicina
Serina
Prolina
Arginina*(essencial em crianças)
Cisteína
Alanina
Leite, ovos e outros
produtos de origem
Animal.
Feijão e produtos de 
cereais como o milho.
Feijão (rico em 
lisina)
Grãos (ricos em 
metionina)
- Alimentos em que os aminoácidos essenciais são principalmente 
Encontrados: proteínas de produtos de origem animal e grãos de 
cereais, principalmente feijão e milho.
Proteínas com grande valor nutricional são aquelas em que os
aminoácidos essenciais são encontrados.
OS GRUPOS R NESTA CLASSE SÃO APOLARES E HIDROFÓBICOS
Alanina, Valina, Leucina e Isoleucina tendem a se aglomerar entre si nas proteínas, estabilizando a estrutura proteica através de interações hidrofóbicas.
GRUPOS R AROMÁTICOS SÃO RELATIVAMENTE APOLARES (HIDROFÓBICOS)
Todos podem participar de interações hidrofóbicas.
GRUPOS R POLARES, NÃO CARREGADOS
São mais solúveis em água por formarem ligações de hidrogênio.
GRUPOS R CARREGADOS POSITIVAMENTE (BÁSICOS)
Os grupos R mais hidrofílicos são aqueles carregados tanto positivamente quanto negativamente.
GRUPOS R CARREGADOS NEGATIVAMENTE (ÁCIDOS)
Os grupos R mais hidrofílicos são aqueles carregados tanto positivamente quanto negativamente.
AMINOÁCIDOS PODEM ATUAR COMO ÁCIDOS E BASES
Quando um aminoácido sem um grupo R ionizável é dissolvido em água com Ph neutro, ele permanece na solução como um íon bipolar ou zwitteríon, que pode agir como ácido ou base.
Substâncias com essa característica são chamados de anfólitos.
AMINOÁCIDOS PODEM ATUAR COMO ÁCIDOS E BASES
ALANINA
SUBSTÂNCIA ANFOTÉRICA OU ANFÓLITO
	Um simples aminoácido monoamino monocarboxílico, como a alanina, é um ácido diprótico quando completamente protonado; ele tem dois grupos, o grupo –COOH e o grupo –NH3+ que pode produzir dois prótons:
Propriedades 
ácido-básicas dos 
aminoácidos
Aminoácidos com um único 
grupo amino e um único grupo 
carboxila em solução 
aquosa ocorrem como um íon 
dipolar ou “zwitterion”. 
 “Zwitterion”
Aminoácidos na forma 
“zwitterion” são uma 
substância anfótera 
(atuam como ácido ou como base)
Zwitterion 
como ácido
Zwitterion 
como base
Forma não iônica
Forma zwitteriônica
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• Titulação é a remoção gradual de prótons.
 Uma solução de um aminoácido em pH ácido é colocada em um frasco.
 Uma solução de uma base, de 
concentração conhecida, é adicionada lentamente à solução do aminoácido.
 O pH da solução de aminoácido é 
verificado por meio do medidor de pH. 
 Um gráfico de pH por base adicionada é plotado.Curva de titulação de aminoácidos 
Aminoácido
Eletrodo
Base
pHmetro
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Glicina
OH- (equivalentes) 
pK2 = 9,60
pK1 = 2,34
pI = 5,97
Ex.
Curva de 
titulação 
da glicina
Cálculo do 
ponto isoelétrico 
(pHI ou pI)
-1
Maior quantidade de
Receptores de prótons
(base) 
Remoção do próton do NH3
Carga elétrica = -0,5
Glicina começa a perder
Seus prótons
0
+1
Um ácido 
diprótico.
+H3N-CH2-COOH
Carga elétrica = +1
H2N-CH2-COO– 
Carga elétrica = -1
+H3N-CH2-COO–
Carga elétrica = 0
Concentrações iguais de 
doadores e receptores prótons
(ácido e base)
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CURVA DE TITULAÇÃO DA GLICINA
1+	0	1-
Dois patamares de tamponamento.
Em	pH	extremamente	baixo	=
forma totalmente protonada.
Em pH 2.34 = carboxila semititulada e quantidades equimolares das espécies negativa e neutra.
Em pH 5,97 = carboxila totalmente titulada, a espécie zwitteriônica é a predominante.
Em pH 9,60 = remoção de próton do
-NH3
Em pH 12 = titulação completa
pI = ½ (pKa1 + pKa2) = ½ (2,34 + 9,60) = 5,97
• A curva de titulação dos aminoácidos que são ácidos dipróticos tem 
dois estágios distintos, correspondentes à remoção dos dois prótons 
do aminoácido. 
• Cada um dos estágios lembra, na forma, a curva de titulação de um 
ácido monoprótico, como o ácido acético.
 Os valores de pKa do grupo carboxílico (pK1) e do grupo amino (pK2) 
destes aminoácidos (dipróticos) são muito similares.
 O pHI ou pI (pH isoelétrico ou ponto isoelétrico) destes aminoácidos, 
ou seja, o pH em que eles têm carga elétrica igual a zero, ou seja, o pH 
em que não possuem carga elétrica efetiva, é calculado pela média 
aritmética simples do pK1 e pK2.
Informações obtidas da curva de titulação 
dos aminoácidos
1) O pKa dos grupos ionizáveis: pK1 para o grupo carboxílico, pK2 
para o grupo amino e pKR para o grupo radical (se houver).
2) O ponto isoelétrico do aminoácido.
3) A carga elétrica efetiva do aminoácido nos diferentes pHs 
	
4) As regiões tamponantes.
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PROPRIEDADES ÁCIDO-BÁSICAS DOS AMINOÁCIDOS
Aminoácidos com um único grupamento α-amino, α-carboxil e grupo R não ionizável possuem curva de titulação semelhantes à da glicina.
pKa do grupo –COOH = 1,8 a 2,4 pKa do grupo –NH3 = 8,8 a 11,0
Aminoácidos com grupo R ionizável possuem curvas mais complexas com três possíveis estágios de ionização; possuem portanto, três valores de pKa.
PEPTÍDEOS
São moléculas formadas pela 
ligação de dois ou mais aminoácidos.
Podem ser:
Dipeptídeo – formado por dois aminoácidos
Tripeptídeo – formado por três aminoácidos
Tetrapeptídeo – formado por quatro aminoácidos
Pentapeptídeo – formado por cinco aminoácidos
Hexapeptídeo – formado por seis aminoácidos
Heptapeptídeo – formado por sete aminoácidos
Octapeptídeo – formado por oito aminoácidos
Nonapeptídeo – formado por nove aminoácidos
Oligopeptídios
Dipeptídio
Tripeptídio
Penta-
peptídio
Aminoácido
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Ligação peptídica
É a ligação que une os aminoácidos para formar peptídeos e proteínas.
Ocorre entre o grupo carboxila de um aminoácido com um grupo 
amino de outro aminoácido, com perda de uma molécula de água.
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TRÊS aminoácidos podem ser unidos por DUAS ligações peptídicas para formar um tripeptídeo;
QUATRO aminoácidos podem ser unidos por TRÊS ligações peptídicas para formar um tetrapeptídeo...
E assim sucessivamente...
SEMPRE TERÁ UM AMINOÁCIDO A MAIS QUE LIGAÇÃO PEPTÍDICA.
Extremidade 
amino terminal
Extremidade 
carboxi terminal
Resíduos de 
aminoácido
Nomenclatura: 
Os peptídeos são nomeados 
começando pelo resíduo 
amino terminal, na extremidade 
esquerda do peptídeo.
Não possuem mais os 
grupos amino e carboxila livres.
O pentapeptídeo serilgliciltirosilalanilleucina
(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu ou SGYAL)
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c) Comportamento de ionização dos peptídeos 
O comportamento ácido-base de um peptídeo (e de proteínas) pode ser 
predito a partir dos seus grupos a-amino e a-carboxílico livres e da 
natureza de seus inúmeros grupos R ionizáveis. 
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 Exemplos de peptídeos
Bradicinina
(nonapeptídeo) Inibe a inflamação dos tecidos.
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg
Ocitocina
(nonapeptídeo)
Secretada pela hipófise posterior, estimula as contrações uterinas.
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2 
S-S
Fator liberador da tirotropina 
(TRH)
Formado no hipotálamo. 
Estimula a liberação do hormônio 
tirotropina a partir da glândula 
hipofisária anterior.
Peptídeos 
biológicos
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≠ ENTRE PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS:
APENAS O NÚMERO DE RESÍDUOS DE AMINOÁCIDOS. 
PEPTÍDEOS TÊM MENOS AMINOÁCIDOS, ENQUANTO QUE PROTEÍNAS SÃO COMPOSTAS POR VÁRIAS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS ASSOCIADAS DE MODO NÃO COVALENTE.
PROTEÍNAS
Muitas proteínas são formadas apenas por resíduos de aminoácidos;
Entretanto, algumas contém componentes químicos associados além dos aminoácidos; elas são chamadas de proteínas conjugadas. 
A parte não aminoácido de uma proteína é chamado de grupo prostético.
Podem ser divididas em glicoproteínas, lipoproteínas e metaloproteínas.
DADOS MOLECULARES DE ALGUMAS PROTEÍNAS
Algumas proteínas possuem uma única cadeia polipeptídica, enquanto outras formas multissubunidades, pois possuem dois ou mais peptídeos ligados não covalentemente.
As proteínas oligoméricas são formadas por mais de uma cadeia polipeptídica não integradas por ligação covalente, como por exemplo, a hemoglobina.
A ligação covalente é aquela onde há compartilhamento de um ou mais pares de elétrons.
PROTEÍNAS MULTISSUBUNIDADE
Oligomérica
Protômeros
Proteínas com mais de uma subunidade são denominadas OLIGÔMEROS, e as suas subunidades idênticas são denominadas de PROTÔMEROS.
PROTEÍNAS CONJUGADAS : aquelas que não são formadas apenas por resíduos de aminoácidos
	CLASSE	GRUPO PROSTÉTICO	EXEMPLO
	Lipoproteínas	Lipídeos	Β1-Lipoproteína sanguínea
	Glicoproteínas	Carboidratos	Imunoglobulina G
	Fosfoproteínas	Grupos fosfato	Caseína do leite
	Hemeproteínas	Heme (porfirina férrica)	Hemoglobina
	Flavoproteínas	Nucleotídeos de flavina	Succinato-desidrogenase
	Metaloproteínas	Ferro Zinco Cálcio Molibdênio Cobre	Ferritina
Álcool-desidrogenase Calmodulina Dinitrogenase Plastocianina
FUNÇÃO E ESTRUTURA PROTEICA
As proteínas que possuem funções diferentes sempre possuem sequências de aminoácidos diferentes!
Várias doenças genéticas derivam da alteração de uma proteína.
A sequência de aminoácidos é totalmente fixa ou invariável pra uma determinada proteína? NÃO!! Existem proteínas polimórficas, que possuem várias sequências de aminoácidos na população humana.
NÍVEIS ESTRUTURAIS EM PROTEÍNAS
Estrutura	primária:	sequência	de	aminoácidos	unidos por ligações peptídicas.
Estrutura	secundária:	arranjos	estáveis	que	formam
padrões repetitivos (α-hélice e folhas β).
Estrutura	terciária:
arranjo	tridimensional	da	cadeia
polipeptídica.
Estrutura	quaternária:.	Arranjo	de	2	ou	mais	cadeias polipeptídicas.
O arranjo espacial dos átomos de uma proteína ou qualquer parte da proteína é chamado de conformação;
As conformações que existem em determinadas condições são aquelas termodinamicamente mais estáveis.
Proteínas dobradas em qualquer uma de suas conformações originais são chamadas de proteínas nativas.
A CONFORMAÇÃO DE UMA PROTEÍNA É ESTABILIZADA POR INTERAÇÕES FRACAS
O termo estabilidade pode ser definido como a tendência em manter a conformação nativa ->FUNCIONAL.
As lnterações químicas que estabilizam a conformação nativa incluem ligações dissulfeto (covalentes), ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas e iônicas -> TODAS SÃO LIGAÇÕES FRACAS.
Para todas as proteínas, as interações fracas são importantes para o enovelamento das cadeias polipeptídicas em suas estruturas secundárias e terciárias, que são mais estáveis.
A conformação mais estável é aquela com energia livre mais baixa, ou seja, com o número máximo de interações fracas- > ESTRUTURA QUATERNÁRIA.
Estrutura secundária: alfa-hélice e folha-beta
O termo estrutura secundária se reflete a qualquer segmento de uma cadeia polipeptídica e descreve o arranjo espacial de sues átomos na cadeiaprincipal, sem considerar a posição de suas cadeias laterais ou sua relação com outros segmentos.
HÉLICE α (estrutura helicoidal)
Arranjo mais simples que a cadeia polipeptídica pode assumir, dada a rigidez de suas ligações peptídicas.
O esqueleto polipeptídico é firmemente enrolado em torno de um eixo imaginário e os grupos R dos resíduos de aminoácidos se projetam para fora do esqueleto helicoidal.
Cada volta da hélice é mantida por voltas adjacentes por 3 ou 4 ligações de hidrogênio
CONFORMAÇÃO 
Antiparalela
Paralela
As ligações de hidrogênio são formadas entre segmentos adjacentes da cadeia polipeptíca, dentro da folha.
As alfa-hélice e conformações beta são as principais estruturas secundárias que se repetem em um grande número de proteínas!
ESTRUTURA TERCIÁRIA
O arranjo tridimensional total de todos os átomos de uma proteína é chamado de estrutura terciária. Enquanto
o termo “estrutura secundária” se refere ao arranjo espacial dos resíduos de aminoácidos que são adjacentes em um segmento polipeptídico, a estrutura terciária inclui aspectos de alcance mais longo da sequência de aminoácidos.
Isso quer dizer que aminoácidos que estão bem distantes na sequência polipeptídica e em diferentes tipos de estruturas secundárias podem interagir na estrutura terciária.
Algumas proteínas contém duas ou mais cadeias polipeptídicas distintas, ou subunidades, que podem ser idênticas ou diferentes. O arranjo dessas proteicas em complexos tridimensionais constitui a estrutura quaternária.
ESTRUTURAS TERCIÁRIA E QUATERNÁRIA
Curvaturas: formadas por aminoácidos específicos->Pro, Thr, Ser e Gly
Posições	terciárias:	interações	fracas	e algumas vezes covalentes.
PROTEÍNAS TERCIÁRIAS E QUATERNÁRIAS PODEM SER FIBROSAS E GLOBULARES
Proteínas	fibrosas:	cadeias	polipeptídicas	arranjadas	em longos filamentos ou folhas.
Proteínas	globulares:	cadeias	polipeptídicas	dobradas	em uma forma esférica ou globular.
ENZIMAS E PROTEÍNAS REGULADORAS
Suporte Forma Proteção
PROTEÍNAS FIBROSAS
Força e/ou flexibilidade;
Unidade	estrutural	=	elemento simples de estrutura secundária;
Insolúveis	em	água	(resíduos	de aminoácidos hidrofóbicos);
α-queratina, colágeno e fibroína da seda.
α-QUERATINA
Duas cadeias em espiral enrolada
Protofilamento
Protofibrila
Sentido anti-
horário
Hélice α de queratina	Sentido horário
Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe
4 = 32 α queratina = 1 filamento intermediário
α-QUERATINA
ESTRUTURA PROTEICA GLOBULAR
Conformação 
totalmente estendida
Hélice 
totalmente estendida
Forma globular nativa enovelada
O dobramento garante a diversidade	estrutural necessária às proteínas para realizar um grande leque de
funções biológicas.
Proteínas
incluem	enzimas,
transportadoras,
globulares proteínas proteínas
reguladoras,	proteínas	motoras, imunoglobulinas, etc.
MIOGLOBINA
Grupo heme
Aminoácidos hidrofóbicos
Hélices α
Núcleo hidrofóbico denso
DIVERSIDADE DE ESTRUTURAS TERCIÁRIAS
Diversas formas de dobramento;
Hélice e Folha ligadas;
Empilhamento	e arranjo dos segmentos;
Diferentes padrões de dobramento.
Centro - hidrofóbico
Ligações de H
Interações iônicas
Lateral - hidrofílica
Troponina
DOMÍNIOS ESTRUTURAIS
Domínio A
Domínio B
dobradiça
Parte da cadeia polipeptídica que é independentemente estável ou pode se movimentar como uma entidade isolada em relação ao resto da proteína.
Capsídeos virais
Simetria helicoidal
proteína
RNA
Vírus do mosaico do tabaco
Simetria icosaédrica
Poliovírus
proteína
Desnaturação de proteínas: perda da função 
Temperatura
pH
Solventes orgânicos
Solutos (uréia)
Detergentes
Ligações de H Repulsão eletrostática Interações hidrofóbicas
Desnaturação: perda de estrutura tridimensional suficiente para causar a perda de função.
2
2
p
1
p
pI
K
K
+
=
97
,
5
2
6
,
9
34
,
2
pI
=
+
=