Aula 5 - aminoácidos e peptideos

Aminoácidos, peptídeos e

proteínas

Introdução

• Todas as células

• Variedade, espécies, tamanho

• Diversidade de funções biológicas

(genética)

• Polímeros de α-aminoácidos: ligações

peptídicas

2. AMINOÁCIDOS

2. AMINOÁCIDOS

2.1. ESTRUTURA COMUM

Alanina

- GRUPOS R – VARIAM EM ESTRUTURA, TAMANHO E

CARGA ELÉTRICA

- OS 20 AA DAS PROTEÍNAS - AA PADRÃO

- DIF.: AA MOD. NA PROT. OU DOS NÃO-PROTÉICOS

GLICINA

Gly(G) ALANINA

Ala(A)

VALINA

Val(V) CISTEÍNA

Cys(C)

LEUCINA

Leu(L) METIONINA

Met(M)

ISOLEUCINA

Ile(I) ASPARAGINA

Asn(N)

PROLINA

Pro(P) GLUTAMINA

Gln(Q)

FENILALANIMA Phe(F) ASPARTATO

Asp(D)

TIROSINA

Tyr(Y) GLUTAMATO

Glu(E)

TRIPTOFANO

Trp(W) LISINA

Lys(K)

SERINA

Ser(S) ARGININA

Arg(R)

- A MAIORIA DAS PROTEÍNAS POSSUI L-AMINOÁCIDOS

- D-AMINOÁCIDOS

ALGUNS PEPTÍDEOS DA PAREDE

CELULAR BACTERIANA

ALGUNS PEPTÍDEOS COM

FUNÇÃO ANTIBIÓTICA

2.2. CLASSIFICAÇÃO PELOS GRUPOS R

- OS AA PODEM SER AGRUPADOS EM CLASSES

- PROPRIEDADES DOS SEUS GRUPOS R

- POLARIDADE DOS Gr R – TENDENCIA DE INTERAÇÃO

COM A ÁGUA EM pH BIOLÓGICO

- A POLARIDADE DOS GRUPOS R VARIA AMPLAMENTE

- APOLAR E HIDROFÓBICO TOTALMENTE POLAR E

HIDROFÍLICO

GRUPOS R NÃO-POLARES E ALIFÁTICOS

- GLICINA, ALANINA, VALINA, LEUCINA, ISOLEUCINA,

PROLINA

- GRUPOS R – HIDROCARBONETOS

- OS AMINOÁCIDOS SÃO APOLARES E HIDROFÓBICOS

- GLICINA – ESTRUT+SIMPLES –MAIOR FLEXIBILIDADE

- ALANINA, VALINA, LEUCINA, ISOLEUCINA – HIDROF.

GLICINA ALANINA

_{LEUCINA ISOLEU}

PROLINA

CINA

GRUPOS R AROMÁTICOS

- FENILALANINA, TIROSINA, TRIPTOFANO

- GRUPOS R – AROMÁTICOS, HIDROFÓBICOS

GRUPOS R POLARES MAS NÃO CARREGADOS

- SERINA, TREONINA, CISTEÍNA, METIONINA,

ASPARAGINA, GLUTAMINA

- GRUPOS R – HIDROFÍLICOS – PONTES DE H COM A H

O

- SERINA E TREONINA – POLARIDADE GRUPOS OH

- CISTEÍNA– POLARIDADE GRUPOS S

TREONINA

CISTEÍNA

ASPARAGINA

SERINA

GLUTA

GRUPOS R CARREGADOS POSITIVAMENTE

-LISINA, ARGININA, HISTIDINA

- GRUPOS R – CARGA POSITIVA (+) EM pH 7

GRUPOS R CARREGADOS NEGATIVAMENTE

- ASPARTATO, GLUTAMATO

- GRUPOS R – CARGA + EM pH 7

2.4. OS AA PODEM AGIR COMO ÁCIDOS E BASES

O ZWITTERION PODE AGIR COMO ÁCIDO OU BASE

DUPLA NATUREZA - ANFÓLITOS

Ácido: doador de próton

2.5. OS AMINOÁCIDOS POSSUEM CURVAS DE

TITULAÇÃO CARACTEÍSTICAS

OS AA SÃO DIPRÓTICOS OU MONOPRÓTICOS

PRIMEIRO PRÓTON – GRUPO CARBOXILA (-COOH)

SEGUNDO PRÓTON – GRUPO AMINO (-NH

₎

glicina A figura ao lado mostra a curva de titulação da glicina. As espécies iônicas predominantes nos pontos chaves da titulação estão apresentadas acima do gráfico. As caixas sombreadas indicam as regiões de maior força tamponante.

Peptídeos e proteínas

• Ligação peptídica

• Poucos aminoácidos unidos: oligopeptídios

• Muitos: polipeptídios

Reação de

condensação

Extremidade (ou ponta)

amino-terminal

Extremidade

_{carboxila-terminal}

Ser – Gly – Tyr – Ala – Leu

Peptídeos e proteinas

• Generalizações não podem ser feitas

– Peso molecular de um peptídio (ativo) e

proteínas em relação as suas funções

• Peptídios: 2 até milhares de resíduos de

aminoácidos

• Peptídios pequenos: efeitos em

concentrações muito baixas

– Ocitocina (9 resíduos): contração uterina

– Bradicina (9): inibe inflamação

• Um pouco maiores:

– insulina (cadeia de 30 e outra de 21)

– Glucagon (29)

• Algumas proteínas: cadeia polipeptidica única

• Outras subunidades múltiplas

• 2 idênticas: oligomérica (protômero)

Classificação das proteínas quanto

à composição

• Simples

• Conjugadas: apresentam grupo prostético

que as divide em:

– nucleoproteínas, lipoproteínas,

• Primária

• Secundária

• Terciária

Proteínas – polímeros de aminoácidos

Arranjo espacial da proteína - CONFORMAÇÃO

Interconverte-se sem a quebra de ligações covalentes

Muitas ligações simples – muitas conformações possíveis

Conformação predominante – a > estabilidade termodinâmica

Proteína em sua conformação funcional - NATIVA

Proteína – dividida em quatro níveis estruturais

Estabilidade da conformação nativa:

Estrutura Primária:

Estrutura secundária

• arranjo espacial dos aminoácidos que estão

próximos uns dos outros

• Dobramentos regulares

Estrutura Secundária

Arranjos regulares e recorrentes no espaço de AA adjacentes

Principais formas – α-helice e β-conformação

a

-hélice

_Esqueleto

_{polipeptídico}

enrolado ao longo do eixo

(longo) da molécula

Grupos R projetam-se

para fora da cadeia

Cada passo da α-hélice

Estabilidade: pontes de H

Todas as ligações pept.

Participam das pontes

Os passos são mantidos

unidos por várias pontes

a

-hélice

a

-hélice

Folha β

Esqueleto polipeptídico estendido e em zigue-zague

Folha β-pregueada – cadeias polipep. arranjadas lado-a-lado

Pontes de H – inter e intra-cadeias

Gr. R dos AA adjacentes projetados em direções opostas

Padrão alternado quando visto lateralmente

Conformação



Pontes de hidrogênio

Outras Estruturas Secundárias:

dobra β – mudança bruta na direção da cadeia polipep.

Curva fechada – 180

Constituída por 4 AA – pontes de H entre o 1

_{e o 4}

_AA

Estrutura terciária

• Arranjo espacial dos aminoácidos que estão

distantes uns dos outros.

• Enovelamento não periódico

Estrutura Terciária

As principais estruturas terciárias caracterizam as proteínas

em fibrosas e globulares.

 As proteínas fibrosas, normalmente, apresentam função

estrutural ou de proteção. São insolúveis em água e em solução salina. Um tipo de estrutura secundária. Ex.: queratina.

As proteínas globulares são constituintes das membranas

celulares, enzimas ou transportadoras. São solúveis em água e solução salina. Vários tipos de estrutura secundária. Ex.: hemoglobina.

Tipos de interações entre os radicais (R) dos aminoácidos e que são responsáveis pela estabilização da estrutura terciária:

 pontes de hidrogênio;

 pontes de dissulfeto;

 interações eletrostáticas e,

 interações hidrofóbicas.

estrutura terciária das cadeias de insulina.

Quant. aprox. de a-hélice e conf.  em algumas prot. de cadeia única

Proteína Resíduos (%)

(Total de resíduos) a-hélice Conformação 

Mioglobina (153) 78 0 Citocromo c (104) 39 0 Lisozima (129) 40 12 Ribonuclease (124) 26 35 Quimotripsina (247) 14 45 Carboxipeptidase (307) 38 17 Fonte: Lehninger (1995).

Estrutura quaternária

• Arranjo espacial das cadeias peptídicas

da proteína.

2.3. Estrutura Quaternária

- Proteínas com multissubunidades ou oligoméricas

- Duas ou + cadeias polipeptídicas ou subunidades separadas

- Estrutura quaternária: arranjo das proteínas e das subunidades protéicas em complexos tridimensionais

- Estas interações entre as subunidades são dirigidas e estabilizadas por várias interações não-covalentes.

Desnaturação de Proteínas

- Estrutura tridimensional é específica de cada proteína

- É de extrema importância para o exercício da sua função biológica - Desnaturação - perda da estrutura tridimensional de uma proteína

- Desnaturação - ↑ da temp., valores extremos de pH, alguns solventes (etanol, acetona, etc), algumas substâncias em solução (uréia)

- Desnaturação - não é necessário a quebra de ligação covalente

- Rompem-se apenas as interações fracas como as pontes de hidrogênio, interações iônicas, hidrofóbicas, de van de Waals.

Funções protéicas

 ENZIMAS – é o grupo de proteínas mais variado e

altamente especializado.

 PROTEINAS TRANSPORTADORAS – existem no plasma

sanguíneo onde ligam-se a íons ou a moléculas específicas, os quais são transportados de um órgão para o outro. Ex: hemoglobina, lipoproteínas.

 PROTEINAS NUTRIENTES E DE ARMAZENAMENTO – a

ovoalbumina (clara do ovo), a caseína (leite), a ferritina (armazena átomos de ferro).

Funções protéicas

 PROTEINAS ESTRUTURAIS – são aquelas que servem como

filamentos de suporte, cabos ou lâminas para fornecer proteção ou resistência a estruturas biológicas. Ex: colágeno (cartilagens), elastina (ligamentos), queratina (cabelos e unhas).

 PROTEINAS DE DEFESA – as imunoglobulinas ou anticorpos,

sintetizadas pelos linfócitos dos vertebrados, podem reconhecer e participar, ou neutralizar invasores como bactérias, vírus ou proteínas estranhas oriundas de outras espécies.

Funções protéicas

PROTEINAS CONTRÁTEIS E DE MOTILIDADE – são aquelas

que proporcionam às células e organismos a capacidade de contraírem-se, de mudarem de forma, ou de se deslocarem no meio ambiente. São exemplos: actina e miosina (músculo esquelético) e tubulina (microtúbulos).

PROTEINAS REGULADORAS – ajudam a regular a atividade

celular ou fisiológica. Entre elas estão os hormônios (insulina). A resposta a muitos hormônios também é regulada por uma classe de proteínas que se liga ao GTP, sendo denominadas de proteínas G.