Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Depto de Engenharia Química
Aminoácidos e Proteínas
Maria de los Angeles Perez F. Palha Maria Alice G. de Andrade Lima Sônia S. Melo C. de Albuquerque
AMINOÁCIDOS
1.Definição: São compostos orgânicos que se caracterizam por apresentarem
um grupamento carboxílico - COO, um grupamento amínico - NH3+ e um grupamento R de estrutura variável, ligados a um
mesmo carbono.
2.Fórmula geral:
O // R CH COO ou R CH C
\ NH3 NH2 OH
+
Analisando-se a matéria seca da maioria das células, observa-se que 50% dessa matéria e´composta de proteínas. Por sua vez, as proteínas são polímeros constituídos por amino ácidos, unidos entre si pelas chamadas ligações peptídicas..
O H COOH H O R’ // ||
R _ CH C + N C H R C C N C COOH
\
N H2 OH H R’ NH2 H
Só os L-aminoácidos são encontrados nas proteínas. Alguns D- aminoácidos são encontrados na natureza porém nunca foram encontrados em proteínas, fazem parte de alguns antibióticos como a D- fenilalanina na Gramicidina S.
etc. Adotaremos a classificação dos aminoácidos de acordo coma polaridade dos grupos R.
3.Classificação dos aminoácidos de acordo com a polaridade dos grupos R.
3.1 Aminoácidos com grupos R apolares ou hidrofóbicos
Características: são pouco solúveis em H2O . O menos hidrofóbico é
alanina.
CH3
1) H 2) \
CH CH COOH CH3 C COOH /
CH3 NH2
NH2)
alanina (Ala) Valina (Val) *
3) CH3 4) H2C CH2
\
CH CH2 CH COOH H2C C COOH
/ Leucina (Leu)* \ / \ CH3 NH2 N+ H
/ \
H H Prolina (Pro)
5) CH3 6) CH2 CH COOH
\ CH CH CH COOH NH2
Isoleucina (Ile)*
7) C CH 2 CH COOH
C NH2
N H H
Tripófano (Trp)*
8) CH3 S CH2 CH2 CH COOH
Metionina (Met) * NH2
3.2 Aminoácidos com grupos R polares não carregados
Características: são mais solúveis em H2O . Isto porque contêm
grupos funcionais que formam pontes de hidroênio com a água.
1) HO CH2 CH COOH 2) CH CH CH COOH
| NH2 OH NH2
Serina (Ser) Treonina (Thr)*
3)
HO CH2 CH COOH Tirosina (Tyr)
NH2
4) H S CH2 CH COOH
5) H2C COOH 6) O = C CH2 CH COOH
| Glicina (Gly ) | | NH3 NH2 NH2
Asparagina(Asn)
7) O = C CH2 CH2 CH COOH
| | Glutamina ( Gln) NH2 NH2
3.3- Aminoácidos com radical R carregados negativamente
1) --OOC CH2 CH COOH Ac. Aspártico (Asp)
| NH2
2 ) --OOC CH2 CH2 CH COOH Ac. Glutâmico (Glu)
| NH2
3.4- Aminoácidos com radical R carregados positivamente
1) H3N+ CH2 CH2 CH2 CH2 CH COOH Lisina (Lys)*
2) H2N C NH CH2CH2 CH2 CH COOH Arginina (Arg)*
| | | +NH2 NH2
3) H C = C C H
2 C H COOH Histidina (His)*
| | | H N + N H NH2
\ \ / CH .
4.Propriedades Físicas dos Aminoácidos
4.1-Solubilidade
Todos são solúveis em água e em solventes polares como metanol e etanol. Encontram-se ionizados em solução aquosa.
4.2-Caráter Anfótero
+(Amino ácido)- + H+ +(Amino ácido)
+
OH -
(Amino ácido)
-+(Amino ácido)- Constitui o íon anfótero, dipolar ou Zwitterion (ver
proteínas)
4.3- Espectro de Absorção
5-Separação e Análise de Misturas de Amino ácidos
Principalmente por métodos cromatográficos, baseados em suas cargas elétricas tais como: Cromatografia de troca iônica, HPLC.
6- Amino Ácidos Com Intensa Atividade Biológica 6.1- Bradicinina (ante- inflamatório)
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg 6.2- Ocitocina (estimula as concentrações uterinas)
Tyr-Ile-Gln-Asn
| |
Cys - S ___ S - Cys
|
Pro-Leu-Gly
6.3- Encefalinas (induzem analgesia, são opiáceos naturais)
Tyr-Gly-Gly-Phe-Met ou Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu
6.4- Gramicidina S (antibiótico )
D- Phe __L-Leu __ L-Orn__ L-Val __L-Pro
L- Phe__ L-Val__ L-Orn __L-Leu__D Phe
a seqüência dos mesmos em peptídeos e polipeptídeos que determina sua especificidade de ação e efeitos biológicos.
Outros exemplos de peptídeos com intensa atividade biológica são: Glucagon - Hormônio pancreático que se opõe a ação da insulina Corticotrofina- Estimula o córtex adrenal.
Curiosidade: A parede celular de bactérias tem como estrutura peptídeos ligados a
açúcares .
Proteínas
DEFINIÇÃO:
São polímeros de amino ácidos unidos entre si por ligações peptídicas. Devido ao caráter dessa ligação, as proteínas tem, em geral, apenas uma conformação espacial em suas condições biológicas normais (pH, temperatura) , conhecida por conformação nativa ou proteína nativa.
Funcões
:
Armazenamento: Ferritina (Fe baço) Catalítica : Urease; amilase; lipase Contrácteis: Actina e Miosina; Flagelina
Estrutural: Queratinas; Colágeno; Elastinas; Proteoglicanas Protetora: frinogênio, Trombina(coagulação do sangue); Ricina; Gossipina. Anticorpos
Reguladora: Insulina; oxitocina (útero e glândulas mamárias) Vasopressina (rim, artérias)
Transportadoras: Hemoglobina (O2); Albumina do soro;
Mioglobina; Citocromos
Classificação das Proteínas de acordo com a forma:
Globulares Fibrosas
Solúveis em água e soluções salinas diluídas
Insolúveis em água, resistentes à ação proteolítica
Forma esférica, Cadeia polipepitídica enrolada em forma globular
compridas e filamentosas, Cadeia polipeptídica estendida ao longo de um eixo
Quase todas as enzimas e proteínas de reserva
Proteínas estruturais
Ex: Hexoquinase, -Globulinas Ex: -Queratinas ,Colageno
As proteínas tem seu número de amino ácidos, estrutura e conformação geneticamente determinados. São formadas por
apenas 20 aac. Sua conformação nativa é tão estável, que a proteína pode ser isolada mantendo sua atividade biológica.
Classificação das Proteínas de acordo com a Composição
Simples Conjugadas
Contém apenas Amino-ácidos ligados em cadeia polipeptídica e nenhum outro grupo químico
Possuem grupos químicos que não são Amino-ácidos ligados à cadeia polipeptídica
Porção não protéica chama-se GRUPO PROSTÉTICO
queratinas, colágeno, insulina
lipoproteínas ( no sangue),
glicoproteínas (-Globulinas), fosfoproteínas(caseína do leite) hemoproteínas (hemoglobina), Metaloprotínas (Ferritinas)
Classificação das Proteínas de acordo com a Estrutura
Primária - análise de sua estrutura covalente e da seqüência de aac Ex: Representada por linha simples
R1 R2 R3 R4 R5 R6 etc
polipeptídica. Esta estrutura apresenta arranjo espacial -hélice ou conformação- (folha pregueada). Ex:
-hélice conformação-
Aumentam de tamanho ao serem
aquecidas. Em presença de calor
húmido podem adquirir conformaçã-
(reversível)
Não aumentam de tamanho ao serem
aquecidas
Ligações entre aac. intracadeia
ricas em liações cistina
flexibilidade variável
Ligações entre aac intercadeia
não há liações cistina entre cadeias
das -queratinas. Flexíveis e moles
são ricas em aac com grupos R
hidrofóbicos
Os grupos R projetam-se para fora,
estrutura em zig-zag
insolúveis em H2O
Ex: -queratinas encontradas nas
unhas, pele, lã, cabelos, casco de
tartaruga.
Ex: -queratinas encontradas em
teia de aranha, seda (fibroína)
Estrutura terciária: Estrura espacial devido a ligações iônicas, -s-s-
ligações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, ligações covalentes entre os radicais R de amino ácidos que compõem a proteína. São geralmente proteínas globulares. Ex: mioglobina, lisozima, Quimiotripsina, ribonuclease, citocromo c.
Ex:
Representação da estrutura terciária
Estrutura Quaternária: Quando apresentam duas ou mais cadeias polipeptídicas, unidas entre si por ligações iônicas e/ou covalentes. Estão geralmente envolvidas na regulação metabólica.
Ex:hemoglobina, hexoquinase, citocromo-oxidase.
Representação da estrutura terciária
Desnaturação proteica
Constitui mudanças nas propriedades físicas,químicas e biológicas de uma proteína. Essas mudanças podem ser:
Diminuição da solubilidade Alteração da conformação
Causa : Mudanças de pH significativas Mudanças de Temperatura Radiações U.V
Raio X
Vibrações ultra-sônicas Agitação
Solvantes orgânicos (Etanol, acetona, éter) Ácidos
Propriedades Proteicas
1- Anfoterismo:
+(PROTEÌNA)- + H+ +(PROTEÌNA) +
OH
(PROTEÌNA)-
condições, é chamada íon dipolar ou Zwitterion . Esta molécula não se move em um campo elétrico, tende a precipitar.
2- Solubilidade
Pode ser alterada pela presença de uma solução salina. A afinidade da proteína pode ser melhorada ou não pela adição de sais, como (NH4)2SO4, NaCl entre outros, mas a concentração do
sal deve ser bem avaliada de modo a se obter proteína solúvel ou precipitada.
“Salting-in” - a adiçao de sal, em pequenas quantidades, diminui a interação proteína - proteína, aumentando a interação proteína - H2O, solubilizando o polipeptídeo.
Purificação das Proteicas
As proteínas podem ser separadas e purificadas em seu estado nativo através de diferentes processos:
1- Diálise: separ as proteínas de moléculas de baixo peso molecular presentes no extrato das células.
2- Filtração em gel (peneira molecular): separação das diferentes proteínas por peso molecular.
3- Eletroforese: Separação das diferentes proteínas com base no sinal e número de cargas elétricas de cad uma delas 4- Cromatografia de troca iônica: fundamenta-se nas
diferenças entre as densidades e o sinal de suas cargas elétricas em determinado pH.
Dosagens proteicas
Referências Bibliográficas
Lehninger, A L.; Principios de Bioquímica.São Paulo. Ed. Savier, 1993
Garret, R.G. & Grisham, C.M.; Biochemistry. Nova York. Saunders College Publishing, 1995
Brock, T. D. & Madigan, M. T.; Biology ofMicrorganisms. Nova Jersey. Prentice-Hall International, Inc.1991.
