Fundamentos da bioquímica, aminoácidos e peptídeos

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bioquímica 1
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bioquímica 
fundamentos de bioquímica
todo organismo possui alto grau de complexidade química e de organização macroscópica, 
sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente (contrapondo-se à tendência de 
toda a matéria de decair para um estado mais desorganizado). além disso, possui também 
componentes com funções bem determinadas, mecanismos para sentir e responder a alterações 
no ambiente e capacidade para se autorreplicar e para se alterar em uma evolução gradativa ao 
longo do tempo.
💡 a bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os 
processos químicos compartilhados por todos os organismos e estabelece princípios 
de organização que são a base da vida em todas as suas formas.
hierarquia estrutural
fase 1 - unidades monoméricas: são unidas por ligações covalentes (nucleotídeos, 
aminoácidos, açúcares).
fase 2 - macromoléculas: DNA, proteínas, celulosa
fase 3 - complexos supramoleculares: são unidos por ligações não-covalentes 
(cromatina, membrana plasmáticas, parede celular)
fase 4 - a célula e suas organelas
bioenergética
processos espontâneos: exergônicos (ΔG < 0)
processos que requerem input de energia livre: endergônicos (ΔG > 0)
nas células, processos endergônicos são acoplados a processos exergônicos, de modo 
que mesmo que ΔG° seja negativo a reação se torna espontânea por conta do segundo 
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termo da equação.
as proteínas são as macromoléculas biológicas mais abundantes.
aminoácidos
proteínas são polímeros de aminoácidos, com cada resíduo de aminoácido (resíduo indica a 
perda de água quando um aminoácido é unido a outro) conectados por um tipo específico de 
ligação covalente - ligações peptídicas.
todos os 20 tipos de aminoácidos comuns são α-aminoácidos, contendo um grupo carboxila 
e um grupo amino ligados ao carbono α.
são diferenciados entre si de acordo com sua cadeia lateral, ou grupo R, podendo variar em 
estrutura, tamanho e carga elétrica, o que afeta sua solubilidade em água.
foi desenvolvido um código de três letras para denominar os aminoácidos e sua sequência 
dentro de uma proteína
em todos os aminoácidos comuns, exceto na glicina, o carbono α está ligado a quatro grupos 
diferentes: carboxila, amino, grupo R, e um átomo de hidrogênio. 
o grupo R da glicina é constituído por um átomo de hidrogênio - é um aminoácido aquiral.
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o átomo de carbono α é o centro quiral da molécula. os orbitais de ligação 
estão arranjados em forma tetraédrica ao redor deste, de modo que os 
quatro grupos podem ocupar dois arranjos espaciais únicos e, portanto, os 
aminoácidos têm dois estereoisômeros (enantiômeros - imagens 
espelhadas não sobreponíveis) possíveis. 
os carbonos de um aminoácido podem ser demominados com as letras do alfabeto grego a 
partir do carbono α, ou sendo numerado a partir do carbono carboxílico de um aminoácido 
(C1) e o carbono α seria o C2.
para sistemas vivos, os isômeros D e L (definidos com base em sua disposição semelhante 
ao L-gliceraldeído ou ao D-gliceraldeído) são extremamente diferentes entre si. 
as células são capazes de sintetizar especificamente os isômeros L de aminoácidos porque os 
sítios ativos de enzimas são assimétricos, tornando estereoespecíficas as reações por elas 
catalisadas. apenas os aminoácidos L constituem as proteínas.
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o grupo R classifica os aminoácidos com base em suas propriedades, particularmente sua 
polaridade em pH biológico (~7). Sua polaridade pode variar de apolar e hidrofóbico a 
altamente polar e hidrofílico. 
o estado de ionização de um aminoácido varia com o pH: em solução ácida o grupo amino 
está protonado (-NH3+) e o grupo carboxila não está dissociado (-COOH). à medida que o 
pH aumenta, o ácido carboxílico é o primeiro grupo a perder um próton, desde que seu pKa 
esteja próximo de 2. a forma dipolar persiste até que o pH se aproxime de 9, quando o grupo 
amino protonado perde um próton.
curva de titulação de aminoácidos
no primeiro estágio da titulação, o grupo -COOH da glicina perde o próton. no ponto 
médio desse estágio há concentrações iguais do doador e do aceptor de prótons. um 
ponto de inflexão é alcançado nesse ponto médio, onde o pH é igual ao pKa (medida da 
tendência de um grupo de doar um próton) do grupo protonado que está sendo titulado, 
sendo pKa1 = 2,34.
no segundo ponto de inflexão começa a remoção do segundo próton, sendo pI = 5,97 o 
ponto isoelétrico, no qual a carga elétrica líquida é 0. neste pH a maior parte da glicina 
está presente como um íon dipolar. 
o segundo estágio da titulação corresponde à remoção do segundo próton do grupo -
NH3+, sendo pKa2 = 9,60. a titulação fica completa por volta do pH = 12, com a forma 
predominante da glicina sendo
sua curva de titulação é:
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💡 Grupos R:
apolares e alifáticos:
glicina, alanina, prolina, leucina, isoleucina, valina e metionina
são apolares e hidrofóbicos, tendem a estabilizar a estrutura proteico por meio de 
interações hidrofóbicas.
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aromáticos:
são relativamente apolares (hidrofóbicos). o grupo aromático absorve a luz ultravioleta.
a tirosina e o triptofano são mais polares que a fenilalanina. 
carregados positivamente:
são básicos e hidrofílicos, positivamente carregadas em pH neutro.
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polares, não carregados:
mais hidrofílicos, pois contêm grupos funcionais que formam ligações de hidrogênio 
com a água
a cisteína possui dois grupos sulfetos, que formam ligações covalente entre cadeias 
polipeptídicas. o grupo sulfidrila é muito mais reativo. a formações de pontes dissulfeto 
são importantes na estabilização de algumas proteínas.
carregados negativamente:
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são ácidos e hidrofílicos, em pH fisiológico, suas cadeias laterais geralmente não 
contêm um próton (carga negativa). no entanto, em algumas proteínas estas cadeias 
laterais aceitam prótons.
💡 7 dos 20 aminoácidos têm cadeias laterais ionizáceis, capazes de doar ou aceitar 
prótons - para facilitar reações ou formar pontes iônicas. a amina α terminal e a 
carboxila α terminal tambén são ionizáveis dependendo de seu pKa.
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abreviação dos aminoácidos
os aminoácidos são designados por uma abreviação das 3 primeiras letras de seu nome ou 
por um símbolo de um letra.
abreviações e códigos
nome abreviação código
alanina ala A
arginina arg R
asparagina asn N
ácido aspártico asp D
cisteína cys C
https://www.notion.so/alanina-125c5bf482e54165819dbdcf490ef770
https://www.notion.so/arginina-26a344bd6d78404f81670dd28fb37de6
https://www.notion.so/asparagina-7ea1294800db43ada2efa602d3513da9
https://www.notion.so/cido-asp-rtico-e588bb7a11ba4cb898e66db6d473ba79
https://www.notion.so/ciste-na-5d1889095c2a47bcb03bbbb145a47ce0
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nome abreviação código
glutamina gln Q
ácido glutâmico glu E
glicina gly G
histidina his H
isoleucina ile I
leucina leu L
lisina lys K
metionina met M
fenilalanina phe F
prolina pro P
serina ser S
treonina thr T
triptofano trp W
tirosina try Y
valina val V
asparagina asx B
glutamina glx Z
estrutura primária
as proteínas são polímeros lineares formados pela ligação do grupo α-carboxila de um 
aminoácido ao grupo α-amino de outro, chamada ligação peptídica. a formação de um 
dipeptídio a partir de dois aminoácidos é acompanhada pela pedra de uma molécula de 
água.
uma sequência de aminoácidos unidos por ligações peptídicas forma uma cadeia 
polipetídica e cada unidade de aminoácido é chama de resíduo. 
uma cadeia polipeptídica tem polaridade pois suas extremidades são diferentes - um 
grupo α amino em uma e um grupo α carboxila na outra. a extremidade amina é 
considerada o início da cadeia.
uma cadeia polipeptídica é constituída por uma parte repetitiva regular, a cadeia 
principal ou arcabouço, e uma parte variável, as cadeias laterais. o arcabouço 
https://www.notion.so/glutamina-b79af12a06994374b252173bd9a57ed4
https://www.notion.so/cido-glut-mico-bb445d32518c4893a15cbf38e8e67c69
https://www.notion.so/glicina-f7dcf9faeff84ff2b1dcd5c20e9c09f3https://www.notion.so/histidina-ca8fea132e5b4c11a5fba0cd3628a473
https://www.notion.so/isoleucina-b24798a5429b4e27b81db9a7fbfde3f2
https://www.notion.so/leucina-d8d05c835a56490bbb2d88350cb856ac
https://www.notion.so/lisina-1b7e3c2b3e404e0f8d7d11856e379f12
https://www.notion.so/metionina-a22d43509e344afa96aefc8cdd793e19
https://www.notion.so/fenilalanina-12293a15d58440169c9766c577a9f38d
https://www.notion.so/prolina-7b9fdaf3153247f19a5d70c9d46fbc42
https://www.notion.so/serina-63bb91d304ae49fd936ac92c3738dfdd
https://www.notion.so/treonina-e31d195ceeab48a1816f60e37898a675
https://www.notion.so/triptofano-0a7718b8dddb499780b050e62f79e213
https://www.notion.so/tirosina-374ede1131084ad297b1db1119be8d9c
https://www.notion.so/valina-2bcf879484524cd29a2bab1ff8891aa3
https://www.notion.so/asparagina-834a2c6f63714335b31188648383d098
https://www.notion.so/glutamina-96d4acd1d1c842b4aaf61454fefc5148
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polipeptídico tem alto potencial de formação de pontes de hidrogênio.
um peptídeo com mais de 50 aminoácidos é considerado uma proteína.
as sequências de aminoácidos determinam as estruturas tridimensionais das proteínas - é 
o elo entre a mensagem genética no DNA e a estrutura tridimensional que realiza a 
função biológica. alterações na sequência podem modificar as funções da proteína e 
causar patologias.
geometria do arcabouço proteico: a ligação peptídica é essencialmente plana. por conta 
da ressonância da ligação dupla entre o grupo amino e a carbonila, há uma rigidez 
impedindo a rotação nesse eixo, de modo a criar um plano formado por 6 átomos.
apesar disso, a ligação entre o grupo amino e o carbono α e o grupo carbonila e o 
carbono α são simples, de modo que é possível a rotação em torno desses eixos. desse 
modo, ocorre a rotação dos planos entre si.
no entanto, nem todas as combinações de ângulo de torção são possíveis por conta da 
sobreposição das cadeias laterais. com base nisso, foi criado o diagrama de 
Ramachandran, que indica os possíveis ângulos de rotação de um plano em relação ao 
outro.
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a capacidade dos polímeros biológicos de se enovelar em estruturas bem definidas é 
termodinamicamente notável - a entropia favorável à mistura de muitas conformações 
se opõe ao enovelamento e deve ser superada por interações que favoreçam a forma 
enovelada.
a rigidez da ligação peptídica e a rotação entre os planos é o que permite a formação de 
uma estrutura secundária.
estrutura secundária
α hélice
estrutura em espiral estabilizada por pontes de hidrogênio internas entro o NH e o CO 
da cadeia principal.
o arcabouço é espiralado formando a parte interna, a estrutura é em forma de bastão, 
sem espaço no centro. as cadeias laterais se estendem pra fora, configurando a 
superfície e conferindo à espiral suas propriedades.
as hélices com sentido de mão direita são mais energeticamente favoráveis por conta de 
menos colisões estéricas - essencialmente, todas as α-hélices encontradas nas proteínas 
têm sentido de mão direita.
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alguns aminoácidos, como a valina, treonina, isoleucina, o aspartato, a prolina e a 
asparagina tendem a desestabilizar as α-hélices
folha β pregueada
compostas por duas ou mais cadeias polipeptídicas chamas de fitas, as quais são 
praticamente toda estendida.
as cadeias laterais dos aminoácidos se intercalam acima e abaixo do plano, as folhas β 
são estabilizadas por pontes de hidrogênio entre as fitas polipeptídicas
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voltas β e alças
responsáveis por reversões nas cadeias que conferem forma compacta e globular à 
proteína
as alças não tem estruturas regulares e periódicas, no entanto são rígidas e bem 
definidas
geralmente se encontram na superfície e participam nas interações entre proteínas e 
outras moléculas