Peptídeos

Os aminoácidos normalmente encontrados na natureza podem estabelecer ligações entre eles, sendo a primeira delas a peptídica.

A ligação peptídica é um exemplo de reação de condensação, onde se estabelece uma ligação amida (amídica) entre o grupo -carboxila de um aminoácido e o grupo -amino de outro aminoácido com a concomitante liberação de uma molécula de água (Figura 9).

Figura 9 - Esquema de uma ligação peptídica com a consequente liberação de uma molécula de água.

Fonte: Adaptado de Yassine Mrabet (2007). Disponível em:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptidformationball.svg. Acesso em 07 abr. 2021

Por ser uma ligação covalente, a peptídica é do ponto de vista químico, uma ligação rígida, de modo que aquecimento ou altas concentrações de ureia, ou seja, condições desnaturantes (ver seção “4.4 Desnaturação”), são incapazes de romper as ligações peptídicas. Essas ligações somente são rompidas, de forma não-enzimática, quando há exposição por longo período a ácidos ou bases fortes, em temperaturas elevadas (CAMPBELL; FARRELL, 2016).

Quando dois aminoácidos se ligam através da ligação peptídica, forma-se um dipeptídeo, três aminoácidos unidos por ligações peptídicas dão origem a um tripeptídeo, quatro aminoácidos, um tetrapeptídeo, cinco aminoácidos, um pentapeptídeo, e assim em diante. Segundo a International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), normalmente é estabelecido que peptídeo abrange a união de dois a cinquenta aminoácidos, sendo que dentro desta classificação, dois a vinte aminoácidos se refere a um oligopetídeo. Polipetídeos ou sequência específica de mais de cinquenta aminoácidos, é geralmente classificado como proteína, mas há diferentes utilizações destes termos na literatura científica (IUPAC, 1984).

Na figura 10 há uma representação de um pentapeptídeo onde pode se observar que por convenção, o resíduo de aminoácido da extremidade com o grupo -amino livre é denominado de resíduo aminoterminal (N-terminal) e o resíduo de aminoácido com o grupo carboxil livre é denominado resíduo carboxiterminal (C-terminal). Um peptídeo ou proteína é sempre apresentado com a extremidade aminoterminal à esquerda e a carboxiterminal à direita (Figura 10).

Figura 10 - Representação de um pentapeptídeo com as extremidades N-terminal (esquerda) e C-terminal (direita) em destaque. A sequência de resíduos de aminoácidos é lida da esquerda para a direita.

Fonte: Disponível em:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/SIMPLIFIED_PEPTIDE_CHAIN.pn g. Acesso em 07 abr. 2021.

Conforme mencionado, os peptídeos apresentam nos aminoácidos terminais grupos -amino e -carboxil livres, sendo possíveis de ionização. Entretanto, os aminoácidos não terminais apresentam estes grupos comprometidos com as ligações

peptídicas, portanto, não ionizam. Ao mesmo tempo, as cadeias laterais de alguns resíduos de aminoácidos podem sofrer ionização. Essas características permitem que os peptídeos possam ser diferenciados pelos seus comportamentos de ionização (CAMPBELL; FARRELL, 2016).

Uma vez que os peptídeos apresentam grupos ionizáveis, eles exibem propriedades acidobásicas, desta forma esse comportamento está vinculado não só aos grupos -amino e -carboxil livres como também aos seus grupos R ionizáveis. De forma similar aos aminoácidos livres, os peptídeos apresentam curvas de titulação características e um pH no qual não se deslocam em campo elétrico (pH isoelétrico - PI). Este aspecto permite diferenciar peptídeos e proteínas.

Um fato importante é que o valor de pka de um grupo ionizável de um determinado aminoácido pode alterar quando ele se torna um resíduo em um peptídeo pela perda de carga dos grupos -amino e -carboxil (envolvidos com a ligação peptídica), interação com outros grupos R, além de outros fatores relacionados com o ambiente onde se encontra o peptídeo ou a proteína em questão. A tabela 1 apresenta os valores de pka para os grupos ionizáveis nos diferentes aminoácidos mais encontrados nas proteínas, além de outras características.

Tabela 1 - Propriedades químicas, acidobásicas, e ocorrência dos aminoácidos mais comuns.

Fonte: Adaptado de Nelson e Cox (2014).

Leg.: PI: ponto isoelétrico; * Hidrofobicidade e hidrofilicidade dos grupos R. Estes valores podem predizer a tendência de um aminoácido em buscar um meio hidrofóbico (valor +) ou um meio aquoso (valor -). ¹Ocorrência média em mais de 1,150 proteínas.

Aminoácido Valores de pKa Pl Hidrofobicidade* Ocorrência nas proteínas (%)¹

pK1 (-COOH) pK2 (-NH3+) pK3 (Grupo R) Grupos R apolares alifáticos

Glicina 2,34 9,60 5,97 -0,4 7,2

Alanina 2,34 9,69 6,01 1,8 7,8

Prolina 1,99 10,96 6,48 1,6 5,2

Valina 2,32 9,62 5,97 4,2 6,6

Leucina 2,36 9,60 5,98 3,8 9,1

Isoleucina 2,36 9,68 6,02 4,5 5,3

Metionina 2,28 9,21 5,74 1,9 2,3

Grupos R aromáticos

Fenilalanina 1,83 9,13 5,48 2,8 3,9

Tirosina 2,20 9,11 10,07 5,66 -1,3 3,2

Triptofano 2,38 9,39 5,89 -0,9 1,4

Grupos R polares não carregados

Serina 2,21 9,15 5,68 -0,8 6,8

Treonina 2,11 9,62 5,87 -0,7 5,9

Cisteína 1,96 10,28 8,18 5,07 2,5 1,9

Asparagina 2,02 8,80 5,41 -3,5 4,3

Glutamina 2,17 9,13 5,65 -3,5 4,2

Grupos R carregados positivamente

Lisina 2,18 8,95 10,53 9,74 -3,9 5,9

Histidina 1,82 9,17 6,00 7,59 -3,2 2,3

Arginina 2,17 9,04 12,48 10,76 -4,5 5,1

Grupos R carregados negativamente

Aspartato 1,88 9,60 3,65 2,77 -3,5 5,3

Glutamato 2,19 9,67 4,25 3,22 -3,5 6,3

CAP.4-PROTEÍNAS

Autores: Eduardo de Figueiredo Peloso, William Permagnani Gozzi, Bruno Martins Dala-Paula As diferentes funções atribuídas aos peptídeos e proteínas estão intimamente relacionadas com as suas sequências de aminoácidos. Entretanto, não há uma razão direta entre o número de resíduos de aminoácidos necessários para que haja uma função.

Por exemplo, a combinação de três resíduos de aminoácidos (ex.: tirotropina), ou mesmo de dois (ex.: aspartame), é o suficiente para gerar um peptídeo funcional, embora existam proteínas que necessitem de centenas de resíduos para isso; de modo em que há grande variação no tamanho de peptídeos e proteínas que apresentam função biológica (CAMPBELL; FARRELL, 2016). O comprimento das cadeias polipeptídicas de proteínas é extremamente variável, sendo que a maioria das proteínas de ocorrência natural, apresentam número menor do que 2.000 resíduos de aminoácidos (Tabela 2).

Tabela 2 - Pesos moleculares e número de cadeias polipetídicas de algumas proteínas.

Proteína Peso molecular Número de cadeias peptídicas

Citocromo C (humana) 13,000 1

Ribonuclease a (pâncreas bovino) 13,700 1 Lisozima (clara de ovo de galinha) 13.930 1 Mioglobina (coração de equino) 16,890 1 Quimotripsina (pâncreas bovino) 21,600 3 Quimotripsinogênio (bovino) 22,000 1

Hemoglobina (humana) 64,500 4

Albumina sérica (humana) 68,500 1

Hexoquinase (levedura) 102,000 2

RNA polimerase (E.coli) 450,000 5

Apolipoproteína B (humana) 513,000 1 Glutamina sintase (E.coli) 619,000 12

Titina (humana) 2,993,000 1

Fonte: Adaptado de Nelson e Cox, (2014).

Facilitando o entendimento – Fenilcetonúria!

O metabolismo de aminoácidos envolve algumas enzimas específicas, de modo que ausência de algumas pode provocar algumas doenças. O vídeo “Aula Estado – Fenilcetonúria”, publicado pelo Telessaúde Goiás no link:

<https://www.youtube.com/watch?v=WC3UDSiJ_1g> apresenta as características da doença, incluindo sintomas, diagnóstico e outras implicações. Confira o vídeo para ampliar seus conhecimentos e conhecer a fenilcetonúria.

CAP.4-PROTEÍNAS

Autores: Eduardo de Figueiredo Peloso, William Permagnani Gozzi, Bruno Martins Dala-Paula Com relação ao número de cadeias polipeptídicas, existem proteínas com apenas uma cadeia, enquanto outras apresentam duas ou mais. Naquelas onde há duas ou mais cadeias polipeptídicas, a união entre elas se dá por ligações não covalentes, e essas proteínas são chamadas de multi-subunidade. Dentro desta classificação, aquelas em que pelo menos duas subunidades são idênticas, recebe o nome de proteína oligomérica, e essas subunidades idênticas recebem o nome de protômeros.

Algumas proteínas além de serem compostas somente por aminoácidos (proteínas simples), também possuem grupos químicos de natureza não proteica (proteínas conjugadas), denominados grupos prostéticos que estão permanentemente ligados à proteína e fundamentais para a função desta. A classificação das proteínas conjugadas depende da natureza química de seus grupos prostéticos (Quadro 3).

Quadro 3 - Classes de proteínas conjugadas com seus grupos prostéticos Classe Grupo prostético

Lipoproteína Lipídios Glicoproteínas Carboidratos Fosfoproteínas Grupos fosfato

Hemoproteínas Heme (porfirina de ferro) Flavoproteínas Nucleotídeos de Flavina

Praticamente todos os processos biológicos têm envolvimento proteico, o que é consequência da grande diversidade de funções atribuídas a esta classe de macromoléculas como por exemplo, estrutural, enzimática, de anticorpo, de matriz extracelular, motora, de transporte, hormonal, entre outras. A possibilidade de as proteínas desempenharem diferentes funções está intimamente relacionada com a estrutura química das mesmas, de modo que a alteração na estrutura proteica, pode comprometer gravemente sua função (CAMPBELL; FARRELL, 2016). Nos alimentos, as proteínas também contribuem com diferentes características tecnológicas, a exemplo da formação de espuma, textura característica, emulsificação dentre outras.

A estrutura das proteínas é o resultado de interações químicas entre seus aminoácidos, formando uma estrutura quimicamente estável e que em meio biológico tem