Aminoácidos, Péptidos e Proteínas

1Estrutura geral dos aminoácidos

Aminoácidos, Péptidos e Proteínas

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Aminoácidos:

Unidades estruturais básicas das proteínas

1) Um grupo amina (NH2)

2) Um grupo carboxílico (COOH)

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Estrutura geral dos aminoácidos

Em solução os aa estão sob a forma de “zwitterions” ou iões dipolares

3) Um grupo H

4) Um grupo R variável

5) Um átomo C (designado por Cα)

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Nomenclatura dos aa:

1) Os carbonos adicionais no grupo R são designados por β, γ, δ, ε, etc. 2) Inicia-se a numeração no grupo funcional + importante, o COOH, e numeram-se os C sucessivamente

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Estereoisomeria nos aminoácidos

Todos os aa “standard” (excepto a glicina) apresentam umcarbono α assimétrico (centro quiral), i é, está ligado a 4grupos diferentes e tem conformação tetraédrica.

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As configurações dos aa (e tb dos açucares) sãodesignadas usando a nomenclatura do sistema D e L,baseada nas configurações do gliceraldeído.

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Centro quiral

Apesar dos aa poderem apresentar as configurações D e L, nas proteínas os resíduos de aa são

ESTEREOISÓMEROS L

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As configurações D e L, são dois enantiómeros = opticamente activos = desviam o plano de luz polarizada

em sentidos opostos

Classificação dos aminoácidos (20 aa)

Baseia-se na polaridade do grupo R e na sua carga eléctrica a valores biológicos de pH:

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1) Não polares, com grupos R alifáticos2) Com grupos R Aromáticos3) Polares, com o grupo R não carregado4) Básicos, carregados positivamente a pH 75) Ácidos, carregados negativamente a pH 7

Classificação dos aminoácidos

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• Ala, Val, Leu, Ile: tendem a agrupar-se nas proteínas,estabilizando a sua estrutura através de interacçõeshidrofóbicas (IH).

• Gli: Tem a estrutura mais simples, apesar de serapolar, a sua estrutura não contribui para as IH

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• Pro: Tem uma conformação rígida devido à estruturacíclica, o que diminui a flexibilidade estrutural dasregiões polipeptídicas onde se encontram

• Met: É uma aa sulfurado com um grupo tioéter

Classificação dos aminoácidos

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Os aa aromáticos absorvem na zona do Ultravioleta (UV)A maioria das proteínas apresenta esta propriedade, peloque a determinação da absorvência a 280 nm permite acaracterizar as proteínas.

Trp > Tyr >Phe

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Trp > Tyr >Phe

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• Os aa aromáticos são relativamente não polares, pois todos podem estabelecer interacções hidrofóbicas

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• Tyr e Trp são mais polares que a Phe, pois apresentam, respectivamente, os grupos OH e N

Classificação dos aminoácidos

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Os aa polares não carregados contêm gruposradicais que formam pontes de hidrogénio coma água (são solúveis)

• Ser e Tre : Têm grupos OH

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• Ser e Tre : Têm grupos OH• Cys : Tem um grupo SH• Asn e Gln: Têm grupos amida

A cisteína é rapidamente oxidada para formar um aadimérico ligado covalentemente, a CISTINA, por umaligação dissulfurada (ponte de enxofre) entre duasmoléculas de cisteína

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As pontes dissulfuradas:

� são apolares (hidrófobas)

� Desempenham um papel

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� Desempenham um papelmuito importante naestrutura nativa dasproteínas

Classificação dos aminoácidos

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Classificação dos aminoácidos

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a) Aminoácidos Proteicos Modificados

• Resultam da modificação de resíduos de aminoácidosjá incorporados numa estrutura polipeptídica, i e,todos são derivados dos aa comuns.

• Podem ser encontrados nas proteínas da paredecelular das plantas (4-hidroxiprolina), colagénio (4-

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celular das plantas (4-hidroxiprolina), colagénio (4-hidroxiprolina, 5-hidroxilisina), miosina (metillisina),protrombina e outras proteínas de ligação ao cálcio (γγγγ-carboxiglutamato) ou elastina (desmosina).

• A selenocisteína é uma excepção, pois é introduzidona proteína durante a síntese proteína, em vez desofrer uma modificação após a síntese.

b) Aminoácidos não proteicos

Foram identificados cerca de 300 aa não proteicos com funções diversas.

A ornitina e a citrulina são intermediários na síntese do aminoácido arginina e no ciclo da ureia

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b) Aminoácidos não proteicos

• O ácido γγγγ-aminobutírico (GABA) e a dopamina são neurotransmissores

• A histamina é um potente mediador local das reacções alérgicas

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Os Aminoácidos podem actuar como ácidos e bases

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Os Aminoácidos podem actuar como ácidos e bases

• Em solução os aa estão sob a forma de “zwitterions” ou iões dipolares.

• O estado de ionização de cada aa varia com o pH.

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• Os grupos ionizáveis são o COOH, NH2 e grupos existentes nas cadeias laterais.

• Os aa têm natureza anfotérica, ie, podem funcionar como dadores de protões

aceitadores de protões

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• A equação de Henderson-Hasselbach relaciona o pH,o pKa e a concentração das formas básica e ácida:

pH = pKa + log [base][ácido]

• pH = -log [H+]

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• pKa = - log Ka

• O pka mede a tendência de um grupo para ceder umprotão, i e, quanto maior o pKa menor a tendênciapara a cedência do protão

O aumento de uma unidade no pKa diminui 10x atendência para ceder o H+

+

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+

Os Aminoácidos têm curvas de titulação características

+1 0 -1

Glicina (aa neutro)

2 grupos ionizáveis

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pk1 e pk2

pI =1/2 (pk1 + pk2)

pI = pe

Os Aminoácidos têm curvas de titulação características

+1 0 -1 -2

Ácido glutâmico

(aa ácido):

3 grupos ionizáveis:

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pk1, pKR, pk2

pI =1/2 (pk1 + pkR)

pI ≠≠≠≠ pe

Os Aminoácidos têm curvas de titulação características

2+ + 0 -1

Histidina (aa básico):

3 grupos ionizáveis:

pk1, pKR, pk2

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pI =1/2 (pkR + pk2)

pI ≠≠≠≠ pe

Histidina

• Apresenta um perfil de ionização diferentedos aa básicos devido ao grupo imidazole doR. Este sofre ionização antes do grupo aminado carbono αααα, pois o seu pka é menor.

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• A His tem capacidade tampão a pH neutro(pH dos fluidos intra e intercelulares damaior parte dos animais e bactérias).

• Gama tampão His: pH = 6,00 ±±±± 1,00

Histidina

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• A Capacidade tampão é máxima se

• [base] = [ácido]

Sistemas tampão ou amortecedores de pH

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• pH = pKa

• Gama tampão gama de pH = pKa±±±± 1,00

•Referências de estudo:

• Nelson e Cox, “Lehninger, Principles of Biochemistry”, Ed. Freeman, 4ª edição,

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Biochemistry”, Ed. Freeman, 4ª edição, 2005.Capítulo 3, Amino Acids 3.1, pg.75-85

• Objectivos e Resumo: pg:85

QuestãoO ácido glutâmico tem três grupos ionizáveis,

sendo pk1= 2,19, pk2= 9,67 e pkR= 4,25.• 5.1. Qual o ponto isoeléctrico deste

aminoácido? Justifique correctamente.

• 5.2. Indique qual ou quais os intervalos de pH

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• 5.2. Indique qual ou quais os intervalos de pH em que a capacidade tampão é máxima.

• 5.3. Qual o pH a utilizar numa electroforese de modo que este aminoácido migre para o ânodo (+) quando sujeito a um campo eléctrico? Justifique.