Aminoácidos_proteinas

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Aminoácidos, Peptídeos e 
Proteínas 
28/03/2014 
-Aminoácidos 
-Peptídeos 
-Propriedades das proteínas 
-Tipos de proteínas 
 
 
Profª Msc. Suelen Carneiro 
Importância biomédica de 
aminoácidos e peptídeos 
• Tanto os aminoácidos quantos seus derivados são 
importante na transmissão de impulsos nervosos e na 
biossíntese de porfirínas e purina, pirimidinas e uréia; 
 
• Peptídeos são importantes no sistema neuroendócrino 
como hormônios, fatores de liberação hormonal e 
neurotransmissores; 
 
• Vários peptídeos microbianos tem valor como 
antimicrobianos (Bleomicina, Bacitracina e Gramicidina 
A); alguns são tóxicos (microcistina e nodularina). 
 
 
Aminoácidos 
Aminoácidos 
• 20 são normalmente 
encontrados em 
proteínas 
• Estrutura geral: grupo 
amina + grupo carboxila 
• Cadeia lateral (R): 
determina a identidade 
do aminoácido 
 
• Forma tridimensional ou estereoquímica 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Todo objeto tem uma imagem especular 
• Imagens especulares não superpostas: quirais 
• Formas L e D do gliceraldeído 
• Centro quiral: Carbono com 4 ligantes diferentes 
– Ocorre em todos os aa, exceto a glicina 
 
Formas L-aminoácidos são mais 
comuns em proteínas 
Pontilhado: 
atrás 
Sólido: frente 
Estrutura e propriedade dos 
aminoácidos 
Classificação 
Nomenclatura 
Curva de titulação 
 
Estrutura e propriedades dos 
aminoácidos 
• Classificação: 
– Natureza polar ou apolar da cadeia lateral 
– Presença de grupo ácido ou básico na cadeia 
lateral 
 
Aminoácido com cadeia lateral mais simples: GLICINA 
Nomes e 
abreviaturas 
Grupo 1: cadeia lateral apolar 
• isoleucine, phenylalanine, tryptophan, and 
methionine. 
Estrutura 
cíclica e 
alifática 
Alifático: ausência de anel benzeno ou 
estrutura relacionada 
 
Anel indol 
Anel 
aromático 
Grupo 2: Cadeia lateral polar 
eletricamente neutra 
 
tiol 
 
amina 
carboxila 
carboxila 
Grupo 3: cadeia lateral com grupos 
carboxila 
 
carboxila 
Grupo 4: cadeia lateral básica 
 Cadeia lateral carregada 
positivamente em pH neutro 
Outra classificação... 
 
 
 
Aminoácidos incomuns 
• Derivados dos 
aminoácidos comuns 
depois de a proteína ser 
sintetizada pelo 
organismo – 
modificações pós-
traducionais 
• Hidroxiprolina e 
hidroxilisina são 
encontradas no colágeno 
• Tiroxina: contém iodo; 
encontrada na tireóide 
 
 
Curvas de titulação de aminoácidos 
• Em pH neutro, grupo carboxila e amino são 
carregados; 
• Alanina (similar a de um ácido diprótico) 
 
pI (ponto isoelétrico): valor 
de pH no qual o aminoácido 
fica eletricamente neutro 
• Histidina 
 
Reações químicas dos 
aminoácidos 
Ligação peptídica 
Oxidação da cisteína (formação de 
pontes de dissulfeto) 
Ligação peptídica 
• Ligação entre o 
grupo α-carboxila 
de um aminoácido 
e o grupo α-amino 
do próximo, com 
liberação de água. 
 
Ligação peptídica 
 
Oxidação da cisteína 
(Pontes de dissulfeto) 
• Oxidação das moléculas 
de cisteína produz 
cistina 
• Formação da ponte S-S 
• Estabilidade 
conformação proteíca 
• Pode ocorrer entre 
cisteínas e uma única 
cadeia ou cadeias 
separadas 
 
Peptídeos de interesse fisiológico 
• Carnosina 
– Dipeptídeo 
– Tecido muscular 
– β-alanina-L-histidina 
 
 
• Glutationa 
– Tripeptídeo 
– Captura de agentes 
oxidantes 
– ϒ-glutamil-L-
cisteinilglicina 
 
Peptídeos de interesse fisiológico 
• Encefalinas 
– Cérebro 
– Analgésicos naturais 
– Acredita-se na similaridade 
entre opiáceos 
Metionia-encefalina ([Met]-encefalina): 
Tyr-Gly-Gly-Phe-Met. 
Leucina-encefalina ([Leu]-encefalina): 
Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu. 
 
 
 
• Peptídeos com estrutura 
cíclica: 
– Oxitocina (9 resíduos) 
– Vasopressina (9 resíduos) 
– Função hormonal 
 
Bacillus brevis 
 
-Gramicidina S e Tirocidina A 
-contém o AA ornitina 
-Antibióticos 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tyr
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gly
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gly
http://pt.wikipedia.org/wiki/Phe
http://pt.wikipedia.org/wiki/Met
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tyr
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gly
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gly
http://pt.wikipedia.org/wiki/Phe
http://pt.wikipedia.org/wiki/Leucina
 
oxitocina 
vasopressina 
Proteínas 
Funções das proteínas 
• Catalisadores (enzimas) 
• transportadores (oxigênio, vitaminas, fármacos, lipídeos, 
ferro, cobre, etc.) 
• armazenamento (caseína do leite) 
• proteção imune (anticorpos) 
• reguladores (insulina, glucagon) 
• movimento (actina e miosina) 
• estruturais (colágeno) 
• Transmissão dos impulsos nervosos (neurotransmissores) 
• controle do crescimento e diferenciação celular (fatores de 
crescimento) 
• manutenção da distribuição de água entre o 
compartimento intersticial e o sistema 
vascular do organismo; 
• participação da homeostase e coagulação 
sangüínea; 
• nutrição de tecidos; 
• formação de tampões para a manutenção do 
pH 
Propriedades das proteínas 
• As proteínas são polímeros constituídos por 
unidades monoméricas chamadas 
α−aminoácidos. 
• As proteínas contêm vários grupos funcionais. 
• As proteínas podem interagir entre si ou com 
outras macromoléculas para formar associações 
complexas. 
• Algumas proteínas são bastante rígidas, enquanto 
outras apresentam flexibilidade limitada. 
Tipos de proteínas 
• Baseado na sua composição, as proteínas são divididas 
em: 
– simples, que consistem somente de cadeias polipeptídicas, 
– conjugadas que, além das cadeias polipeptídicas também 
possuem componentes orgânicos e inorgânicos. 
• A porção não-peptídica das proteínas conjugadas é 
denominada grupo prostético. 
 
nucleoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas, metaloproteínas, 
glicoproteínas, hemoproteínas e flavoproteínas. 
 
Questões do texto 
• Porque a PKU é considerada uma doença 
relacionada ao um erro inato do metabolismo? 
 
• Porque alimentos que contém aspartame tem 
avisos com relação a sua segurança alimentar em 
pessoas com dietas restritas? 
 
• Que problemas um erro no metabolismo da 
fenilalanina pode acarretar ao indivíduo com 
PKU? 
 
 Aminoácidos, Peptídeos e 
Proteínas 
07/03/2014 
 
- Uma visão geral da estrutura protéica 
 - Estrutura secundária das proteínas 
 - Estrutura terciária das proteínas 
 - Estrutura quaternária das proteínas 
 
 
 
 
Profª Msc. Suelen Carneiro 
Estrutura proteica 
• Aminoácidos ligados por ligações covalentes 
• Várias possibilidades de estruturas 
tridimensionais 
• Conformação nativa: biologicamente ativa 
• Níveis de organização: 
– Primária 
– Secundária 
– Terciária 
– Quaternária 
 
 
Estrutura primária 
• Sequencia de aminoácidos determinada pela informação genética 
• Descreve o nº de aminoácidos, a espécie, a ordem dos aminoácidos e a 
possível formação de ponte de dissulfeto. 
• Polipeptídeos com funções e seqüências de aminoácidos similares são 
denominados homólogos. 
 
Qual a importância da estrutura 
primária? 
• Compreender como as proteínas realizam suas ações 
moleculares. 
• Compreender os efeitos das mutações resultantes da 
substituição ou deleções de um ou mais aminoácidos nas 
proteínas. 
• Verificar como proteínas similares em diferentes organismos 
podem contribuir com informações acerca das vias evolutivas. 
• Comparar seqüências específicas de proteínas com funções 
similares em espécies diferentes. 
• Identificar a presença de repetições de seqüências em 
diferentes proteínas para agrupá-las em famílias. 
• Estudar da constituição de proteínas desconhecidas. 
Insulina 
• Primeira proteína a ter sua estrutura primária 
conhecida (SANGER, 1953). 
21 aa 
30 aa 
Sequenciamento de peptídeos 
• Degradação de Edman 
– Marca e remove apenas o 
resíduo N-terminal 
 
• Método ineficiente, permite 
sequenciamento de pequenas 
porções das moléculas 
 
• Sequenciamento do RNAm é 
muito mais simples e preciso; 
permite sequenciar proteínas 
enormes – como a titinaproteômica 
 
 
(BARBOSA et al, 2012) 
Uso da bioinformática para estudo de 
proteínas 
• Os organismos possuem, 
em grande medida, as 
mesmas proteínas 
(ortólogas) 
– Derivam do ancestral 
comum entre os 
organismos 
 
• O alinhamento permite 
que identifiquemos as 
porções mais importantes 
(conservadas) da proteína 
Formas de representar a estrutura de 
uma proteína 
Grupo heme 
(vermelho) 
Representação em fita Representação 
de superfície 
Representação em fita 
incluindo cadeias 
laterais 
Modelo de 
preenchimento 
espacial (esferas de 
van der Walls) 
Aminoácidos 
hidrofóbicos 
(em azul) 
mioglobina 
Estrutura secundária 
• Dobramentos regulares 
• Estrutura estabilizada por ligações de 
hidrogênio 
• Tipos: 
– α-hélice 
– Folha-β pregueada 
α-hélice Pontes de 
hidrogênio ocorrem 
entre o C=O e o H-N 
das ligações peptídicas 
 
Mais prevalente 
 
Cada volta da 
hélice (passo) 
possui 3,6 
resíduos de 
aminoácidos 
Estrutura do cabelo 
O cabelo é formado pela proteína 
queratina 100% hélice a 
Aproximadamente 32 
moléculas de queratina 
Hierarquia estrutural 
1. Hélice 
2. Duas hélices enroladas 
3. Protofilamento 
4. Protofiblila 
5. Filamento intermediário 
6. Células (queratinócitos) 
7. Fio de cabelo 
Porque a α-hélice é tão prevalente? 
 • Pontes de hidrogênio são estabilizadoras 
• Termodinamicamente é mais favorável 
 
 
Hélices anfipáticas: grupos 
hidrofóbicos de um lado e 
hidrofílicos do outro 
(criação de canais ou poros 
de membrana) 
Folhas-β 
• Alguns aminoácidos 
causam “dobras” na 
estrutura (ex. prolina, 
glicina) 
• Formação de pontes de 
hidrogênio entre 
cadeias adjacentes 
• Paralela e antiparalela 
 
Estruturas supersecundárias - Colágeno 
 Os resíduos 
de glicina (vermelho) 
ocupam o centro da 
superhélice de 
colágeno 
O colágeno tem estrutura primária repetitiva 
Gly—X—Pro ou Gly—X—HO-Pro 
Possui estrutura secundária helicoidal 
Anti-horária 
3 resíduos por volta 
Forma estrutura quaternária com três hélices 
associadas chamada superhélice. 
Superhélice de colágeno 
Proteínas fibrosas x proteínas 
globulares 
• Fibrosas: forma filamentosa, insolúveis em água 
– Fibroina (seda), colágeno, 
• Globulares: forma esférica, solúveis em água 
– mioglobina 
 
Estrutura terciária 
 Conformação tridimensional em solução; 
 
 Explica o dobramento da cadeia  forma geral globular; 
 
 Ligações químicas: formadas entre grupos R dos 
aminoácidos; 
 
 Interações hidrofóbicas = dobramento da cadeia 
polipeptídica. 
 
• A estrutura terciária descreve a forma tridimensional final 
de uma cadeia polipeptídica, resultando da associação de 
partes organizadas da molécula, chamadas de “domínios” 
ou “motivos” proteicos. 
 
Troponina C 
Domínios estruturais 
Uma proteína pode ser formada por 
várias regiões estruturais (domínios) 
 
Cada região pode ter uma atividade 
catalítica ou função diferente 
 
troponina C: uma única cadeia 
polipeptídica que se enovela na forma 
de dois domínios globulares (A e B) 
unidos por uma estreita região 
(dobradiça) 
Domínio A 
Domínio B 
Dobradiça (linker) 
Motivos estruturais 
Como a estrutura terciária pode ser 
determinada? 
 
 
• Cristalização e difração de raios-x 
• Ressonância magnética nuclear (RMN) 
• Dicroísmo circular 
 
 
 
Desnaturação e refolding 
• Interações covalentes mantém a estrutura 
tridimensional das proteínas 
• Desnaturação: desdobramento da estrutura 
proteíca 
• Redução das pontes de dissulfeto 
• Fatores: temperatura, pH, detergentes (SDS), 
redução das pontes de dissulfeto (2-
mercaptoetanol) 
• Reversível? 
 
 
 
Estrutura quaternária 
• Proteínas com estrutura quartenária são composta de mais de uma 
cadeia polipeptídica, que podem estar associadas covalentemente 
(pontes dissulfeto) ou não. 
 
Su
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u
n
id
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Estrutura quaternária: 
• Associação de mais de uma 
cadeia polipeptídica 
Estrutura terciária: 
• Enovelamento de uma cadeia 
polipeptídica como um todo. 
• Ocorrem ligações entre os 
átomos dos radicais R de 
todos os aminoácidos da 
molécula 
Estrutura secundária: 
• Enovelamento de partes da 
cadeia polipeptídica 
• Ex: alfa-hélices e folhas beta. 
 
Estrutura primária: é a sequência dos 
aminoácidos na cadeia polipeptídica; 
mantida por ligações peptídicas 
Papel das chaperonas 
Chaperonas são enzimas que auxiliam no 
enovelamento de outras proteínas 
Proteína enovelada 
(conformação nativa) 
2Pi 
GrpE 
DnaK 
 DnaJ 
DnaJ se liga à proteína 
não enovelada, 
 e depois à 
DnaK 
xATP se liga à 
DnaK e a 
proteína se 
dissocia 
 DnaJ estimula a 
hidrólise do ATP por 
DnaK, que se liga 
fortemente 
 à proteína 
w GrpE 
estimula a 
liberação do 
ATP e de DnaJ 
Proteína não 
enovelada 
Trabalhando com proteínas 
Proteínas podem ser separadas e purificadas 
• Sabendo que a célula possui milhares 
de proteínas, como purificar uma única 
delas? 
– Basta selecionar por propriedade 
• Tamanho, carga e propriedades de ligação 
 
• Obter o extrato bruto 
– “correr” em cromatografia de coluna 
• Fase estável (matriz) 
• Fase móvel (solução com tampão) 
– Coluna maior permite maior resolução 
na separação 
Cromatografia por troca iônica 
• Polímero carregado 
negativamente 
– Proteínas positivas ligam ao 
polímero e demoram mais 
a ser eluídas da coluna 
 
• Afinidade da proteína é 
definido também pelo pH 
Cromatografia por exclusão de 
tamanho 
• Grânulos porosos na 
matriz seguram as 
moléculas menores 
 
• Moléculas grandes 
não entram nos 
poros e são eluídas 
primeiro 
Cromatografia de afinidade 
• Adiciona-se à matriz da 
coluna algum tipo de 
molécula ligante da 
molécula de interesse 
 
• Molécula ligadora de 
ATP; adiciona-se ATP à 
matriz 
 
• Elui-se com solução de 
ATP 
Eletroforese -- Histórico 
• 1952, Markham and Smith 
– Ao estudarem hidrólise de RNA percebem que 
moléculas de diferentes estruturas têm sua 
mobilidade diferenciada quando aplicadas num 
papel e submetidas a um campo elétrico 
 
• 1955, Smithies 
– Géis de amido funcionam bem para separar 
proteínas do soro humano 
 
• 1967, Loening 
– Géis de acrilamida com maior resolução e permitem 
separar ainda moléculas grandes de DNA 
 
• 1980, Schwartz and Cantor 
– Eletroforese em campo pulsado separa fragmentos 
enormes 
• É hoje impossível imaginar um laboratório de 
biomol sem eletroforese acontecendo a todo 
instante... 
Vou ali correr 
um gelzinho e 
já volto 
Tenho que ir senão 
vou perder meu gel 
Eletroforese 
• Movimento de partículas dispersas 
num fluído sob influência de um 
campo elétrico uniforme 
 
• DNA, carga negativa 
– Tem tendência a se dirigir ao polo 
positivo quando sujeito a um campo 
elétrico 
 
• Serve para separar moléculas por 
tamanho/carga elétrica 
– Proteína deve ser desnaturada com 
detergente (SDS) 
 
• Técnica utilizada à exaustão em 
trabalhos de biologia molecular 
Eletroforese, etapas 
1.Preparação do gel 
 
2.Aplicação das amostras 
 
3.Eletroforese 
 
4.Coloração 
 
5. Análise dos resultados 
Preparação do gel 
Horizontal X Vertical 
Agarose X Poliacrilamida 
Eletroforese de um resultado de 
cromatografia 
O marcador de peso molecular 
• Comprado de uma empresa 
– Possui proteínas de peso molecular bem conhecido 
• Permite saber o peso molecular da(s) proteína(s) presente(s) 
numa amostra 
Geis bidimensionais 
• Corre-se o gel normalmente em 
uma dimensão... E depois vira-
se-o e corre-se em outra 
dimensão 
 
• Cada ponto representa 
aproximadamente uma proteína 
original presente na amostra 
– Maiores géis dão maiores 
resolução 
Proteínas não separadas podem ser 
quantificadas 
• Deve-se saber 
qual o substrato 
que a enzima usa 
 
• Deve-se poder 
medir o produto 
da ação 
enzimática• Uma unidade de 
enzima digere 
1μmol de 
substrato por 
minuto a 25ºC 
Prática no laboratório de informática 
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 
 
• http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do 
 
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do