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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