Por que as substituições como lys para arg e leu para lle normalmente tem pouquíssimo efeito sobre a forma e função da proteína?

AMINOÁCIDOS E PROTEINAS 

Características Gerais dos Amino Ácidos: 
 

São as unidades fundamentais das PROTEÍNAS

Todas as proteínas são formadas a partir da ligação em seqüência com 20 tipos de aminoácidos

Existem, além destes 20 tipos de aminoácidos principais, alguns aminoácidos especiais, que só aparecem em alguns tipos de proteínas

Estrutura Química Geral 
 

Os 20 tipos de aminoácidos possuem características estruturais em comum, tais como:

 A presença de um carbono central α (alfa), quase sempre assimétrico; nas proteínas encontramos apenas "L" aminoácidos.

Ligados a este carbono central, um grupamento CARBOXILA, um grupamento AMINA e um átomo de hidrogênio;

O quarto ligante é um radical chamado genericamente de "R", responsável pela diferenciação entre os 20 AA. É a cadeia lateral dos AA.

É o radical "R" quem define uma série de características dos AA, tais como polaridade e grau de ionização em solução aquosa.

É a polaridade do radical "R" que permite a classificação dos aminoácidos em classes:

 AMINO ACIDOS ESSENCIAIS: são aqueles que não são sintetizados pelos humanos, e devem ser absorvidos diariamente através dos alimentos.

fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, histidina e valina

A arginina é considerada como um aminoácido semiessencial por alguns autores. (em Belitz, H. D; Grosch, W,; Schieberle, P John M. Food Chemistry (em inglês). 4ª ed. Berlin Heidelberg: Springer, 2009. Capítulo: 1. Amino Acids, Peptides, Proteins, 1070 p. p. 8-34. ISBN 978-3-540-69933-0)

 Segundo a polaridade dos seus radicais "R": 

Aminoácidos com Radical "R" Apolar:

Possuem radical "R" geralmente formado exclusivamente por carbono e hidrogênio - grupamentos alquila

São hidrofóbicos e em número de 8:

Alanina

Valina

Leucina

Isoleucina

Prolina - Forma anel imina

Fenilalanina

Triptofano

Metionina - "R" contém enxofre 

Aminoácidos com Radical "R" Polar Não-Carregado:

São aminoácidos com radicais "R" contendo hidroxilas, sulfidrilas e grupamentos amida;

São hidrofílicos e em número de 7:

   Glicina - o mais simples dos AA

   Serina - "R" com função alcoólica

   Treonina - "R" com função alcoólica

   Cisteína - possui um radical sulfidrila

   Tirosina - "R" com grupamento fenol

   Asparagina - "R" com função amida

   Glutamina - "R" com função amida

 Aminoácidos com Radical "R" Polar Carregado: 
 

2 subclasses:

"R" Carregado Positivamente:

São AA diamino e monocarboxílicos, em número de 3:

        Lisina

        Arginina

        Histidina

"R" Carregado Negativamente:

 São AA monoamino e dicarboxílicos, em número de 2:

  Ácido Aspártico

  Ácido Glutâmico

A estrutura espacial de uma proteína é determinada pela sequência de aminoácidos que a compõem e de como estes estão dispostos um em relação aos outros, o que resulta em diferentes interações entre as cadeias laterais. Quando essas ligações são rompidas por processos físicos ou químicos, ocorre a desnaturação da proteína, isto é, a destruição da conformação nativa da proteína a ponto de levar à perda de sua função biológica.

Tanto a lisina como a arginina são aminoácidos com grupos R carregados positivamente, de modo que a substituição de um aminoácido por outro praticamente não modifica as interações existentes entre as cadeias laterais dos aminoácidos constituintes da molécula protéica, que se dão principalmente por ligações não covalentes. Dessa forma, a estrutura quaternária da proteína é mantida, assim como a função desempenhada pela molécula.
O mesmo ocorre quando se substitui a leucina por isoleucina, ambos aminoácidos com grupos R não-polares e alifáticos. A estrutura das proteínas, assim como a função desempenhada pela molécula, é mantida porque as interações entre as cadeias laterais não são significativamente alteradas, dado que ambos os aminoácidos não possuem carga residual em suas cadeias laterais.

 Quando os aminoácidos que compoem uma proteína são substítuidos por outros com propriedades químicas semelhantes (principalmente a polaridade), as ligações não covalentes entre as cadeias laterais não são alteradas de forma significativa e, portanto, tanto a forma como a função da proteína são mantidas.