Biofísica

Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

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Peptídeo

Ao lado temos a estrutura de um peptídeo

formado pelos aminoácidos Arginina -

Prolina - Alanina - Tirosina - Serina,

coloridos cada um com uma cor distinta.

Usaremos uma representação plana da

estrutura do peptídeo para facilitar a

visualização de aspectos moleculares

relevantes para o estudo de peptídeos e

proteínas.

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Peptídeo

Agora temos a representação

considerando-se os tipos de átomos,

somente os hidrogênios ligados aos

átomos polares (N e O) da cadeia

principal são mostrados.

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Peptídeo

Temos ao lado a estrutura molecular

(fórmula química) do peptídeo. As

ligações covalentes estão indicadas na

estrutura.

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Peptídeo

Vemos em destaque a parte da estrutura

chamada de cadeia principal, onde fica

clara a regularidade da repetição do

padrão NCCN...

Os aminoácidos estão ligados uns aos

outros por meio da ligação peptídica,

indicada pela seta.

Ligação peptídica

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Peptídeo

Isolamos dois aminoácidos consecutivos

do peptídeo anterior. Vemos em destaque

a ligação peptídica que conecta os dois

aminoácidos.

Ligação peptídica

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Peptídeo

Em verde está destacada a ligação

peptídica.

Ligação peptídica

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Peptídeo

Ao quebramos a ligação peptídica temos

os aminoácidos isolados.

A estrutura ao lado está incompleta. Em

representações de proteínas, é comum

suprimir os átomos de hidrogênio que, por

serem muito numerosos, tornam a figura

muito confusa. Para estudar corretamente

a estrutura dos aminoácidos, vamos

adicionar os átomos de hidrogênio dos

grupos que nos interessam.

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Peptídeo

Agora completamos os hidrogênios do

grupo amino dos dois aminoácidos.

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Peptídeo

Agora completamos os oxigênios do

grupo carboxílico dos dois aminoácidos.

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Peptídeo

Agora destacamos o carbono alfa (Cα)

dos aminoácidos.

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Peptídeo

Em verde temos o grupo carboxílico.

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Peptídeo

Na figura vemos o grupo amino em ciano.

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Peptídeo

Em amarelo destacamos as cadeias

laterais.

Todos aminoácidos possuem uma

estrutura idêntica. A ligação peptídica é

estabelecida por uma reação entre o

grupo carboxílico de um aminoácido e o

grupo amino de outro.

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Peptídeo

A ligação peptídica pode ser feita

sinteticamente ou nos ribossomos das

células. Não vamos entrar em detalhes da

síntese de proteínas que ocorre nas

células, mas vamos observar apenas a

formação de uma ligação peptídica.

Primeiramente, vamos ligar os

aminoácidos ao RNA transportador

(tRNA), como vemos na figura ao lado.

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Peptídeo

Na figura vemos a aproximação dos

aminoácidos, com a indicação de onde se

formará a ligação peptídica.

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Peptídeo

A ligação peptídica está em destaque na

figura.

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Peptídeo

Assim, além da regularidade de dois

átomos de carbono entre um de

nitrogênio, também se observa que ao

átomo de nitrogênio liga-se um átomo de

hidrogênio e ao átomo de carbono ligado

diretamente ao nitrogênio há um átomo de

oxigênio ligado. Este átomo de hidrogênio

e de oxigênio são bastante importantes

para a estruturação de uma proteína,

como será visto posteriormente no estudo

sobre estrutura secundária.

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Peptídeo

Recuperamos a estrutura do peptídeo

original

A figura abaixo mostra uma cadeia peptídica de 6 resíduos de aminoácidos (um

hexapeptídeo), onde lemos a sequência do N (terminal amino) para o C (terminal

carboxílico), tal convenção é usada para numerar os resíduos na sequência. Este

procedimento facilita a análise de diversas características das sequências de

aminoácidos, tais como, conservação de resíduos de aminoácidos em determinada

posição, identidade sequencial entre diversas proteínas, identificação de sítios ativos,

no caso de enzimas, entre outros aspectos.

Terminal N

Terminal CR1 R3 R5

R2 R4 R6

R’s indicam as cadeias laterais

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Ligação Covalente

Estes átomos estão ligados covalentemente, cada ligação é representada

por um bastão ligando os átomos, representados por esferas.

A ligação covalente é a responsável por ligações químicas entre os átomos. Uma

ligação forte mantém a cadeia principal da proteína e as cadeias laterais unidas. Na

representação CPK, a ligação covalente é indicada por um bastão unindo esferas. As

esferas indicam os átomos.

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Ligação Covalente

Interação hidrofóbica é literalmente “temor à água” tal interação impele os resíduos

hidrofóbicos para o interior da estrutura da proteína. Resíduos hidrofílicos apresentam

uma leve tendência estatística de apresentarem-se na superfície da proteína. De

forma inversa, temos uma tendência estatística de encontrarmos resíduos hidrofóbicos

enterrados na proteína. Na figura abaixo temos em ciano os átomos de carbono

(hidrofóbicos), em vermelho e azul os átomo hidrofílicos.

Representação de átomos polares na superfície da

proteína Purina Nucleosídeo Fosforilase.

Visualização do interior hidrofóbico da proteína,

representado no centro da figura.

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Interação Hidrofóbica

Interação de van der Waals ocorre devido à proximidade entre átomos e envolve

regiões não polares das moléculas. As nuvens eletrônicas dos átomos passam a

interagir por causa do dipolo (cargas positiva e negativa posicionadas em extremos da

molécula ou átomo) que surge na nuvem eletrônica do átomo. Este dipolo é devido às

características quânticas do sistema, onde a indeterminação da posição do elétron

leva à possibilidade de num dado instante termos um elétron numa posição favorável

à formação de um dipolo elétrico. Tal dipolo pode interagir com a nuvem eletrônica de

um átomo próximo. A interação é relativamente fraca e de curto alcance.

RVDW RVDW

Átomos próximos permitem uma interação entre as nuvens eletrônicas, o que causa a força de van

der Waals. Quando a distância é menor que a soma dos raios de van der Waals (RVDW) a repulsão

surge entre os átomos. 23

Interação de van der Waals

Ligações de hidrogênio é uma interação de origem eletrostática, onde ocorre o

compartilhamento de um H entre átomos não ligados covalentemente. A ligação de

hidrogênio pode ocorrer entre moléculas diferentes. Por exemplo, quando moléculas

de água entram em contato com a superfície de uma proteína, as interações ocorrem

por meio de ligações de H. Numa ligação de hidrogênio temos sempre um átomo

doador de H e um aceitador de H. Na verdade não há transferência do H do doador

para o aceitador, e sim uma ação eletrostática do próton (H) sobre o aceitador. Na

figura abaixo o oxigênio é o aceitador e o nitrogênio é o doador. A distância (r) entre o

doador e o aceitador (r) varia entre 2,5 a 3,4 Å.

CON HDoador Aceitador

r

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Ligações de Hidrogênio

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Referência

Harvey, R. A., Ferrier, D. R. Bioquímica Ilustada. 5ª Ed.Porto Alegre : Artmed,

2012. 520 p.