Aminoácidos e proteínas
-
Upload
rondinelly-rodrigues -
Category
Documents
-
view
9.937 -
download
2
Transcript of Aminoácidos e proteínas
Bioquímica Estrutural
3ª Aula: Aminoácidos e proteínas Profª Kasue
Aminoácidos Estrutura geral de um aminoácido
Menor unidade constituinte de uma proteína
Os aminoácidos constituintes das proteínas são α-aminoácidos
20 aminoácidos estão presentes nas moléculas das proteínas
Profª Kasue
Classificação dos aminoácidos
04 classes distintas, de acordo com a composição e polaridade do grupamento “R”:
a) Apolares ou hidrofóbicos
b) Polares neutros
c) Polares ácidos
d) Polares básicos
Profª Kasue
Aminoácidos apolares
Profª Kasue
Aminoácidos polares neutros
Profª Kasue
Aminoácidos polares
Ácidos Básicos
Profª Kasue
Aminoácidos essenciais e não essenciais
Essenciais: não são sintetizados, devendo ser adicionados à dieta
• P – Phe
• V – Val
• T – Trp
• T – Thr
• I – Ile
• M – Met
• H – His
• A – Arg
• L – Leu
• L – Lys
Não essenciais: sintetizados pelo organismo
• Ala
• Asn
• Asp
• Cys
• Glu
• Gln
• Pro
• Ser
• Tyr
Profª Kasue
Isomeria dos aminoácidos
Todos os aminoácidos, exceto glicina, apresentam carbono quiral;
Formação de 02 isômeros: D (dextrógiro) e L (levógiro);
Nos seres vivos, só existe a forma L (grupamento amínico projetado para esquerda).
Profª Kasue
Profª Kasue
Aminoácidos incomuns em proteínas
Formados por modificação de resíduos de aminoácidos existentes na cadeia polipeptídica, após sua síntese = modificação pós-tradução
Exemplos: hidroxiprolina, hidroxilisina: importantes componentes estruturais do colágeno
Profª Kasue
Profª Kasue
Aminoácidos biologicamente ativos
Glicina, ácido γ-aminobutírico (GABA, derivado do glutamato), serotonina e melatonina (derivados do triptofano): neurotransmissores;
Tiroxina (derivado da tirosina), ácido indolacético (derivado do triptofano): hormônios
Precursores de moléculas contendo nitrogênio, como as bases nitrogenadas
Intermediários metabólicos: arginina, citrulina, ornitina, componentes do ciclo da uréia
Profª Kasue
Reações dos aminoácidos
Formação de ligação peptídica:
Profª Kasue
Oxidação da cisteína
Reação que ocorre após incorporação da cisteína à proteína; Papel importante na estabilização da conformação protéica
Profª Kasue
Defeito na síntese ou controle das enzimas das vias metabólicas de aminoácidos podem levar a doenças conhecidas como erros inatos do metabolismo. As setas pontilhadas indicam a existência de mais de um passo metabólico. As enzimas deficientes são: 1) fenilalanina-hidroxilase (ou co-fatores como a 5,6,7,8-tetraidropterina); 2) via de síntese do hormônio tiroidiano tiroxina ; 3) tirosinase; 4) homogentisato-dioxigenase; 5) via de síntese da melanina nos melanócitos
Profª Kasue
Fenilcetonúria
Diagnóstico Sintomas
Teste do pezinho
Pele, cabelo e olhos mais claros; Tamanho da cabeça menor do que o normal; Retardo mental
Profª Kasue
Proteínas
Definição: São componentes estruturais essenciais de todas as células, constituídos por monômeros de aminoácidos.
Funções:
a) Catálise enzimática;
b) Transporte e armazenamento: mioglobina e hemoglobina;
c) Movimento coordenado: actina e miosina;
d) Sustentação mecânica: colágeno;
e) Proteção imunitária: anticorpos
Profª Kasue
Ligação entre o grupamento carboxílico do 1º aminoácido e o grupamento amínico do próximo aminoácido forma a ligação peptídica que ocorre na estrutura de uma proteína. - 2 aa = dipeptídeo - 3 aa = tripeptídeo - de 4 a 10 aa = oligopeptídeo - de 10 a 100 aa = polipeptídeo - mais de 100 aa = proteína
Profª Kasue
Proteínas são divididas de acordo com sua composição em:
Simples: somente cadeias polipeptídicas; Conjugadas: cadeias polipeptídicas + composto orgânico ou inorgânico (grupo prostético): - Nucleoproteínas - Glicoproteínas - Hemoproteínas - Flavoproteínas - Lipoproteínas - Fosfoproteínas - Metaloproteínas
Profª Kasue
Estruturas das proteínas
a) Estrutura primária:
Sequência de aminoácidos;
Alteração da sequência = perda da função
Ausência ou acréscimo de aminoácidos = modificação da eficácia funcional
Profª Kasue
Estrutura primária da insulina
Insulina: hormônio pancreático, regula a homeostasia da glicose;
Constituída por 02 cadeias polipeptídicas, na sequência e ordem acima
Profª Kasue
b) Estrutura secundária:
relaciona a forma que a cadeia polipeptídica assume no espaço;
α-hélice: estabilizada por pontes de hidrogênio entre o oxigênio do grupamento carboxila de um Cα e o H do grupamento amino do outro aminoácido;
Folha-β-pregueada: estabilizada por pontes de hidrogênio entre 02 cadeias polipeptídicas
Profª Kasue
Estruturas secundárias
Profª Kasue
c) Estrutura terciária: Descreve a conformação específica da cadeia polipeptídica secundária que resulta numa estrutura mais compacta; Dobramento protéico para adquirir uma estrutura altamente organizada; Interações que estabilizam a estrutura terciária: Pontes dissulfeto; Interações hidrofóbicas; Pontes de hidrogênio; Interações iônicas
Profª Kasue
Profª Kasue
d) Estrutura quaternária: apresentada por proteínas que possuem mais de uma cadeia polipeptídica. Exemplo: hemoglobina
Profª Kasue
Desnaturação protéica
• Modificações físicas na conformação tridimensional da proteína e em sua função fisiológica;
• Formação de precipitado esbranquiçado;
• Desenovelamento das cadeias polipetídicas;
• Perda das estruturas quaternária (se houver), terciária e secundária;
• Mantém-se somente a estrutura primária;
• Com a remoção do agente desnaturante a proteína tem restaurada a atividade biológica = renaturação
Profª Kasue
Profª Kasue
Agentes desnaturantes
Ácidos e bases fortes: alterações no estado iônico das cadeias laterais das proteínas
Proteína não desnaturada Proteína desnaturada
Profª Kasue
Ruptura das pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas
Ruptura das interações hidrofóbicas (interferem com as cadeias laterais dos aminoácidos)
Desnaturação
Solventes orgânicos Detergentes
Profª Kasue
Ação do calor
Aumento da temperatura
Aumenta velocidade de vibração molecular
Rompimento das pontes de hidrogênio
Desnaturação
Profª Kasue
Desnaturação da albumina
Profª Kasue
Estresse mecânico
Rompimento das interações que mantêm a estrutura protéica
Agitação e trituração
Desnaturação
Profª Kasue
Peptídeos com atividades biológicas
Aspartame:
- Edulcorante artificial (adoçante dietético);
- Potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum;
- Usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet;
- Contraindicado a portadores de fenilcetonúria
Profª Kasue
Profª Kasue
Glutationa: -γ−L−glutamil-L−cisteinilglicina; - Encontrada em quase todos os organismos; - Envolvida em sínteses de proteínas e DNA, transporte de aminoácidos e metabolismo de fármacos e substâncias tóxicas; - A glutationa protege as células dos efeitos destrutivos da oxidação por reação com substâncias como o peróxido (R−O−O−R).
Profª Kasue
Vasopressina - Hormônio Antidiurético (ADH)
• Sintetizada no hipotálamo;
• Contém nove resíduos de aminoácidos;
• O ADH estimula os rins
a reter água.
Profª Kasue
Oxitocina
• Estimula a liberação do leite pelas glândulas
mamárias;
• Influencia o comportamento sexual, maternal e social;
• Estimula a contração uterina durante o parto.
Profª Kasue
Proteínas fibrosas
As proteínas fibrosas tipicamente contêm altas proporções de estruturas secundárias regulares, como α−hélices ou folha β pregueadas;
Componentes estruturais de órgãos e tecidos, dando a eles elasticidade e/ou resistência;
Em geral, são pouco solúveis em água pelo alto teor de aminoácidos hidrofóbicos
Profª Kasue
Colágeno
• O colágeno é a proteína mais abundante em vertebrados sendo componente essencial do tecido conjuntivo;
• Distribui-se pela matriz óssea, pele, tendões, cartilagens, córnea, vasos sangüíneos, dentes e outros tecidos;
• Cada molécula de colágeno é constituída de três cadeias polipeptídicas (uma tripla hélice) enroladas uma em torno da outra e orientadas para a direita;
• Cada cadeia possui cerca de 1.000 resíduos de aminoácidos
Profª Kasue
• A estrutura primária das cadeias polipeptídicas do colágeno (com exceção de 15 a 25 aminoácidos nos terminais −NH2 e −COOH) é constituída de glicina (~33% do total), de prolina (~10%) e 4−hidroxiprolina (~10%); • Constituído por seqüência repetida de (Gly−X−Y)n, em que X e Y são freqüentemente prolina e hidroxiprolina; • Estabilizado por pontes de hidrogênio entre Glicina e Prolina de cadeias diferentes;
Profª Kasue
Estrutura do colágeno
Profª Kasue
Prolina
Lisina
Prolil-hidroxilase
Lisil-hidroxilase Hidroxilisina
Hidroxiprolina
Vitamina C
Vitamina C
Deficiência de Vitamina C Deficiência de Hidroxiprolina e Hidroxilisina
Diminuição das interações covalentes do colágeno
Colágeno frouxo
Escorbuto
Profª Kasue
Manifestações do escorbuto
• descolorações da pele;
• fragilidade dos vasos sangüíneos;
• hemorragia gengival;
• em casos extremos, a
morte.
Profª Kasue
Elastina
• Proteína do tecido conjuntivo com propriedades elásticas;
• Composta por resíduos de aminoácidos pequenos e apolares. Rica em prolina e valina;
• Fibras formadas como uma rede tridimensional de polipeptídeos com ligações cruzadas, conformação irregular.
Profª Kasue
Estrutura da desmosina, formada por ligações covalentes entre 04 resíduos de lisina
Profª Kasue
Queratina
• Proteína constituída quase exclusivamente de α−hélices compostas de três cadeias polipeptídicas enroladas em forma de corda helicoidal resistente ao estiramento;
• Ricas em resíduos de cisteína que formam pontes covalentes de dissulfeto que estabilizam as cadeias polipeptídicas adjacentes;
• Apresentam também teores importantes de resíduos de aminoácidos hidrofóbicos alanina, valina, isoleucina, fenilalanina e metionina;
• As α−queratinas formam a proteína da pele, cabelo, unhas, chifres, penas e lã
Profª Kasue
Profª Kasue
Fibroína
• Produzida por muitos insetos e aranhas;
• Considerada uma β−queratina, as cadeias polipeptídicas são arranjadas na conformação de folhas β−antiparalelas;
• Elevado conteúdo de aminoácidos com grupos R relativamente pequenos como a glicina, alanina ou serina;
Profª Kasue
Folha β-pregueada - antiparalela
Casulo do bicho da seda
Profª Kasue
Proteínas globulares • Cadeias polipeptídicas enoveladas em estruturas
tridimensionais compactas com forma esférica ou elipsóide;
• Massas moleculares variáveis;
• Solubilidade em água é relativamente elevada: aminoácidos hidrofóbicos orientados para o interior das estruturas, e os hidrofílicos na área externa;
• Aminoácidos polares neutros tanto na superfície externa da proteína, como no interior da molécula;
• Funções: enzimas, transportadores e moduladores fisiológicos e genéticos. Exemplos: mioglobina, hemoglobina e os anticorpos.
Profª Kasue
Mioglobina
• Proteína transportadora e armazenadora de oxigênio nos músculos; esqueléticos e cardíacos dos vertebrados;
• Liga o oxigênio liberado pela hemoglobina nos capilares e posteriormente difundido através das membranas celulares.
• Formada por uma única cadeia polipeptídica de 153 resíduos de aminoácidos e um grupo prostético heme;
• Não possui resíduos de cisteína;
Profª Kasue
• O interior da molécula é compacto com resíduos aminoácidos não-polares (leucina, valina, metionina e fenilalanina). Os únicos resíduos polares no interior são dois resíduos de histidina, que atuam na ligação do ferro e oxigênio; • Composta por oito regiões α-hélice conectadas por dobras formadas por aminoácidos desestabilizadores designados A–H , que constituem 75% da cadeia. • A ocorrência de prolina interrompe as α−hélice. Existem quatro resíduos de prolina na mioglobina.
Profª Kasue
Profª Kasue
Hemoglobina
• Proteína tetramérica presente nas hemácias;
• Transporte do oxigênio dos pulmões aos tecidos periféricos. Também transporta CO2 e prótons, dos tecidos periféricos aos pulmões, para subseqüente excreção;
• Constituição:
- 04 cadeias polipeptídicas: duas α (cada uma com 141 resíduos de aminoácidos) e duas β (cada uma com 146 resíduos de aminoácidos);
- representada por α2β2 e estabilizadas por pontes de hidrogênio e interações eletrostáticas;
Profª Kasue
Profª Kasue