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21-03-2011
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AULA 3 BIOQUÍMICA
ESTRUTURA E PROPRIEDADES DOS AMINOÁCIDOS E PÉPTIDOS
2. Biomoléculas – composição química, estructura e reactividade
Os aminoácidos são os monómeros constituintes dos péptidos e das proteínas
� Existem ~700 aminoácidos conhecidos
� Só 20 aminoácidos são usados para formar proteínas.
� α - aminoácidos –grupo amina e carboxilo ligado ao carbono α� Os aminoácidos diferem nas suas cadeias laterais – R
� Os péptidos e proteínaas são cadeias de resíduos de aminoácidos ligados entre sipor ligações covalentes – ligação peptídica
Cadeia lateral
Grupo amina
grupocarboxilo
αααα
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Estereoisomerismo dos aminoácidosL-aminoácidos
� Os aminoácidos têm um centro quiral no Cα, que permite configuraçõesespelhadas L ou D
� Nos sistemas biológicos todos os aminoácidos a configuração L
Cadeia lateral
Grupo amina
grupocarboxilo
αααα
Lei de “CORN”
Lê-se a palavra CO-R-N (milho) no sentido do ponteiro do relógio nos L-aminoácidos
Imagens espelhadas
Unica excepção: Glicina
não é quiral
Propriedades ácido-base dos aminoácidos: Comportamento anfotérico em solução aquosa (Zwitterião)
� Os aminoácidos possuem pelo menos 2 grupos ionizáveis� Ião amónia+ ião carboxilato� Podem ter outros grupos ionizáveis nas cadeias laterais
� São moléculas anfotéricas� São ao mesmo tempo ácido e base
H
COO-
NH3+
R
H
COO-
NH3+
R
H
COO-
NH2
R
H
COO-
NH3+
R
H
NH3+
R COOH
H+
H+
+
+
Acid
Base
pH < 7 (ácido)
pH > 7 (básico)
pH ~ 7 (neutro)Condições fisiológicas
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Curva de titulação de um aminoácidosem cadeia lateral ionizável
� Comparação dos pKa� CH3COOH : 4.75
� Glicina-COOH: 2.34 (ácido mais forte)
� Estabilização de carga
� CH3NH3 :10.6
� Glicina-NH3 : 9.6 (ácido mais forte)
� Efeito de remoção de electrões
Fig. Curva de titulação de uma solução de glicina a 0.1 M a 25 ºC.
espécies iónicas predominantes ao longo da titulação
As caixas azuis, centradas na vizinhança dos valores de cada pKa, representam as
duas zonas de poder tampão.
pI – ponto isoeléctrico A carga total é neutraNão se move num campo eléctrico
Propriedades dos aminoácidos dependem das características da cadeia lateral
Polaridade
carga
dimensão
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Aminoácidos Apolares, com cadeia alifática
interacções hidrofóbicas
mais pequeno
Prolinaiminoácido,
estrutura rígida
Aminoácidos com cadeia aromática
Absorvância na região UV da Tyr e Trp
interacções hidrofóbicas Phe
Pontes de H Tyr e Trp
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Grupo OH : Serina, Treonina
Grupo Amida : Asparagina, Glutamina
Grupo tiol: Cisteína
Aminoácidos polares, com cadeia sem carga
Mais hidrofílicos
Pontes de H
Pontes persulfureto entre grupos tiol
Aminoácidos polares, com cadeia com carga positiva
Lisina : grupo amina (pKa =10.53)
Arginina : grupo guanidina (pKa=12.48)
Histidina : grupo imidazolo (pKa=6.0)Importante nas funções dos enzimas
Os mais hidrofílicos
Interações electrostáticas
Pontes de H
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Aminoácidos polares, com cadeia com carga negativa
Grupos carboxilo (pKa=~4)
Os mais hidrofílicos
Interações electrostáticas
Pontes de H
Curvas de titulação de aminoácidos com cadeia lateral com carga
Têm mais um grupo proteonável, logo mais um ponto de equilíbrio
pI é calculado como metade dos pKas que rodeiam a espécie zwiteriónicaQuais os pI do glutamato e da histidina?
3.22
7,58
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Outros aminoácidos resultam de modificações pós-translacionais ou pós-traducionais
� Hidroxiproline e hidroxiserina� Essencial para a estabilização
das fibras de colagénio
� γ-carboxiglutamate� Activação da Protrombina e
osteocalcina
� Selenocisteina� Superoxide dismutase
� Fosfotirosina, serina, treonina� Activação/inactivação de
diversas proteínas� sinalização
A ligação peptídica
Ligação dupla parcialEstrutura de ressonância
Rígida (não há rotação na ligação C-N)
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Propriedades das cadeias laterais para o folding das proteínas
Ponte de H
Interacção electrostática
Ponte /ligaçãopersulfureto
Não é disulfide ou disulfito ou persulfide
Efeito hidrofóbo
tamanhocarga polaridade
Não cabe
Nomenclatura dos péptidos
Alanina Glicina
Terminal aminaN-terminal
Terminal carboxiloC-terminal
Orientação de leitura (N�C
Alan(ina) Glicina+il
AlanilglicinaAla-Gli
AG
dipéptido
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Nomenclatura dos péptidos
Pentapéptido serilgliciltirosilalanilleucina ou Ser–Gly–Tyr–Ala–Leu.
TetrapéptidoAlanilglutamilglicillisina
Comportamento ácido-base dos péptidos
Pentapéptido serilgliciltirosilalanilleucina ou Ser–Gly–Tyr–Ala–Leu.
Leucina
serina
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10
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4p
H
NaOH equivalents
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4p
H
NaOH equivalents
Comportamento ácido-base dos péptidos
TetrapéptidoAlanilglutamilglicillisina
pKN 9,7
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4p
H
NaOH equivalents
pKR 4,3
pKR 10,5
pKc 2,2
Exemplos de péptidos
AspartameL-aspartil-L-fenilalaninametiléster
NH
OH3N+
O
OO
OCH3
dipéptido
OxitocinaNonapéptido cíclico
hormona
neuropéptido
lactoferrinaPéptido de 25 aminoácidos
Propriedades antibióticas
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Exemplos de péptidos
Insulinahormona
Processamento pós-traducional
Exemplos de péptidos
α β
γ
glutationotripéptido γ-glutamilcisteinilglicina
Muito importante agente antioxidante
Regulador do estado redox da célula
GSH
GSSG
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Péptidos e Proteínas são cadeias de resíduos de aminoácidoscom estrutura tridimensional bem definida
� dipeptido : Aspartame
� Tripétpido: glutationo
� Nonapeptido : oxitocina
� Insulina : 30 + 21
Peso molecular médio dum aminoácido nas proteínas : ~110 Da ou g/mol
Péptidos < 50 aa< Proteínas Tamanho
Propriedades Fisico-químicas
Somatório das dos aminoácidos – Péptido
Outras propriedades que não existiam nos amino-ácidos apenas - Proteína
Exercícios
Propriedades ácido-base dos aminoácidos