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Universidade Federal de PelotasInstituto de Química e Geociências
Departamento de Bioquímica04
BÁSICA EM IMAGENS- um guia para a sala de aula
Aminoácidos, peptídeos e proteínas
© Copyright 2008 – Chaves & Mello-Farias – ISBN 978-85-7192-387-4
• Generalidades
1. Introdução
• AAs x Proteínas
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Hierarquia estrutural na organização molecular das células
Nível 4:Célula e
organelas
Nível 3:Complexos
Supramoleculares
Nível 2:Macromoléculas
Nível 1:Unidades
Monoméricas
Proteínas
Celulose
GlicídiosParede Celular
Cromossomos
Membrana Plasmática Aminoácidos
DNANucleotídeos
Lipídios
© Copyright 2008 – Chaves & Mello-Farias – ISBN 978-85-7192-387-4BÁSICA EM IMAGENS – um guia para a sala de aula
Grupo amino
Cadeia lateral
Grupo carboxila
C α
Atividade química dos AA
• Livres: NH2 e COOH
• Proteínas: grupos reativos da cadeia lateral
Atividade química dos AA
• Livres: NH2 e COOH
• Proteínas: grupos reativos da cadeia lateral
2. Aminoácidos
• Conceito
• Fórmula geral
BÁSICA EM IMAGENS – um guia para a sala de aula © Copyright 2008 – Chaves & Mello-Farias – ISBN 978-85-7192-387-4
aminoácidos
Glicina (Gly – G ) Alanina (Ala – A ) Ácido aspártico (Asp –D )
Lisina (Lys – K) Metionina (Met – M) Tirosina (Tyr – Y)
Cisteína (Cys – C) Serina (Ser – S) Prolina* (Pro – P)
* R forma um anel com o NH2, deixando livre apenas um NH
• ID, exemplos e nomenclatura
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• Sólidos• Cristalizáveis• Incolores• Hidrossolúveis• ↑ PF (↑ 200° C)
• Monômeros das proteínas e peptídeos• Precursores hormonais (tiroxina, serotonina, auxinas)• Intermediários do metabolismo• Precursores de nucleotídeos e porfirinas
• Características
aminoácidos
• Funções
metionina
prolina
tirosina
protoporfirina IX© Copyright 2008 – Chaves & Mello-Farias – ISBN 978-85-7192-387-4BÁSICA EM IMAGENS – um guia para a sala de aula
2.1. Isomeria
L-gliceraldeído D-gliceraldeído
L-alanina D-alanina
Série L → organismos superioresSérie L → organismos superiores
aminoácidos
• Atividade ótica
• Séries D e L
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2.2. Classificação
a) Quanto à ocorrência
• Protéicos, primários, padrão
• Derivados dos protéicos (raros)
• Não protéicos
c) Quanto à carga elétrica
• Neutros: 1 COOH e 1 NH2• Ácidos: 2 COOH e 1 NH2• Básicos: 1 COOH e 2 NH2
• Essenciais: necessidade de ingestão;varia de sp. para sp;humanos - 8 essenciais
• Não- essenciais: produzidos pelo org.
d) Quanto à síntese
• Polares neutros (sem carga)carga + (básicos)carga – (ácidos)
• Apolares alifáticosaromáticos
b) Quanto às propriedades do grupo R
aminoácidos
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Aminoácido Abreviatura de três letras Abreviatura de uma letra
Alanina Ala A
Arginina Arg R
Asparagina Asn N
Ácido aspártico Asp D
Ácido glutâmico Glu E
Cisteína Cys C
Glicina Gly G
Glutamina Gln Q
Histidina His H
Isoleucina Ile I
Leucina Leu L
Lisina Lys K
Metionina Met M
Fenilalanina Phe F
Prolina Pro P
Serina Ser S
Tirosina Tyr Y
Treonina Thr T
Triptofano Trp W
Valina Val V
aminoácidosa) quanto à ocorrência - AAs protéicos
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aminoácidos
a) quanto à ocorrência - AAs protéicos
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aminoácidos
a) quanto à ocorrência - AAs protéicos
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AAs derivados dos protéicos (raros)cisteína
cistinacisteína
cisteínacisteína
cistina
oxidação redução
ponte S-S
a) quanto à ocorrência – derivados dos protéicos (raros)
aminoácidos
© Copyright 2008 – Chaves & Mello-Farias – ISBN 978-85-7192-387-4BÁSICA EM IMAGENS – um guia para a sala de aula
4- Hidroxiprolina
γ - Carboxiglutamato
5-Hidroxilisina
6-N-Metilisina Desmosina
Selenocisteína
Parede celularColágeno
Colágeno
Miosina
Protrombina
Elastina
Glutationa POoutras proteínas
a) quanto à ocorrência – derivados dos protéicos (raros)
aminoácidos
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Fonte bioquímica / funçãoácido pantotênico (vitamina) e em petídios naturais importantes
Polipeptídios em paredes celulares de algumas bactérias
Cérebro e outros tecs. anim.; neurotransmissor
Vários tecidos; intermediário no metabolismo de AA
Polipeptídios em paredes celul. de algs. bactérias
Vários tecidos; intermediário na síntese de arginina
Vários tecidos; intermediário na síntese de AA
Glândula tireóide ; é hormônio tireoidiano(I = iodo)
L- ornitina
β- Alanina
FórmulaNome
D- Alanina
γ- ácido aminobutírico
D- ácido glutâmico
L- Homoserina
Sarcosina
L- Tiroxina
a) quanto à ocorrência – não protéicos
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Citrulina
Ornitina
Metabolismo de AA (ciclo da uréia)
a) quanto à ocorrência – não protéicos
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2.2. Classificação
a) Quanto à ocorrência
• Protéicos, primários, padrão
• Derivados dos protéicos (raros)
• Não protéicos
c) Quanto à carga elétrica
• Neutros: 1 COOH e 1 NH2• Ácidos: 2 COOH e 1 NH2• Básicos: 1 COOH e 2 NH2
• Essenciais: necessidade de ingestão;varia de sp. para sp;humanos - 8 essenciais
• Não- essenciais: produzidos pelo org.
d) Quanto à síntese
• Polares neutros (sem carga)carga + (básicos)carga – (ácidos)
• Apolares alifáticosaromáticos
b) Quanto às propriedades do grupo R
aminoácidos
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Apolares alifáticos
Apolares aromáticos
Apolares alifáticos
Apolares aromáticos
b) Quanto às propriedades do grupo R - Apolaresaminoácidos
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Polares sem carga (neutros)
Polares com carga (ácidos) Polares com carga (básicos)
b) Quanto às propriedades do grupo R - Polares
aminoácidos
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• Classificação - Lehninger
Apolares alifáticos
Aromáticos
Polares sem carga
Carregados positivamente
Carregados negativamente
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2.2. Classificação
a) Quanto à ocorrência
• Protéicos, primários, padrão
• Derivados dos protéicos (raros)
• Não protéicos
c) Quanto à carga elétrica
• Neutros: 1 COOH e 1 NH2• Ácidos: 2 COOH e 1 NH2• Básicos: 1 COOH e 2 NH2
• Essenciais: necessidade de ingestão;varia de sp. para sp;humanos - 8 essenciais
• Não- essenciais: produzidos pelo org.
d) Quanto à síntese
• Polares neutros (sem carga)carga + (básicos)carga – (ácidos)
• Apolares alifáticosaromáticos
b) Quanto às propriedades do grupo R
aminoácidos
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aminoácidos
d) Quanto à síntese - Essenciais e não-essenciais
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w.a
jinom
oto.
com
.br
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• Essenciais (humanos)• Essenciais (humanos)
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aminoácidos
d) Quanto à síntese - Essenciais e não-essenciais
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2.3. Comportamento em meio aquoso
Meio aquosoMeio aquoso AAs ionizadosAAs ionizados agem como ácidos ou basesagem como ácidos ou bases
Forma não iônicaíon dipolar ou anfótero
zwitterion
meio ácidomeio ácido meio alcalinomeio alcalino
forma protonada
forma desprotonada
A carga elétrica dos AAs varia em função do pH do meioA carga elétrica dos AAs varia em função do pH do meio
pH1 14
H+H+ H+H+
aminoácidos
Comportamento Anfótero
Moléculas ionizadas
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• Comportamento em meio aquoso
forma protonada forma
desprotonada
meio ácidomeio ácido meio alcalinomeio alcalinopH1 14
aminoácidos
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2.4. Curvas de titulação
representação gráfica do comportamento anfótero
dos AAs
representação gráfica do comportamento anfótero
dos AAs
este comportamento depende exclusivamente do pH do meio em que o AA se encontra
este comportamento depende exclusivamente do pH do meio em que o AA se encontra
AAs em solução aquosaAAs em solução aquosa ionizadosionizados
basesbases
ácidosácidos
curvas de titulaçãocurvas de titulação
evidenciam a atuação dos AAs como tampõesevidenciam a atuação
dos AAs como tampões
aminoácidos
• Introdução
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Titulação (neutralização): é a adição ou remoção gradual de prótons (H+)
com base: parte-se de pH ácido até chegar a básico
com ácido: parte-se de pH básico até chegar a ácido
Frasco cônico
Bureta
ácido e indicador
base
• Curvas de titulação – conceitos importantesaminoácidos
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Ácido forte: dissociação irreversível HA → A- + H+
Ácido fraco: dissociação reversível HA A- + H+
Ácido forte: dissociação irreversível HA → A- + H+
Ácido fraco: dissociação reversível HA A- + H+
Base forte: dissociação irreversível BOH → B+ + OH-
Base fraco: dissociação reversível BOH B+ + OH-
Base forte: dissociação irreversível BOH → B+ + OH-
Base fraco: dissociação reversível BOH B+ + OH-
Ácidos e bases (Brönsted) ácido: substância próton-doadora
base: substância próton-receptora
Ácidos e bases (Brönsted) ácido: substância próton-doadora
base: substância próton-receptora
CH3COOH CH3COO- + H+
(Ácido Acético) (Acetato)
aminoácidos
• Curvas de titulação – conceitos importantes
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Sistema Tampão: um bom tampão é constituído de um ácido fraco e sua base
conjugada ou sal interno.
Sistema Tampão: um bom tampão é constituído de um ácido fraco e sua base
conjugada ou sal interno.
Tampão: toda substância que mantém inalterado seu pH apesar da adição
moderada de ácidos ou bases.
Tampão: toda substância que mantém inalterado seu pH apesar da adição
moderada de ácidos ou bases.
aminoácidos
• Curvas de titulação – conceitos importantes
HA A- + H+HA A- + H+
H+
HA A- + H+HA A- + H+HA A- + H+HA A- + H+
OH-
CH3COOH CH3COO- + H+
(Ácido Acético) (Acetato)
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A
AHA
HA
Solução tampão: mistura de ácido fraco com base
conjugada
HA A- + H+HA A- + H+
H+
HA A- + H+HA A- + H+HA A- + H+HA A- + H+
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• Sistema Tampão
OH-
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pH (potencial hidrogeniônico) : -log[H+] de uma solução pH (potencial hidrogeniônico) : -log[H+] de uma solução
aminoácidos
• Curvas de titulação – conceitos importantes
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pK: - Constante de equilíbrio de ionização ou dissociação - É uma medida da tendência dos grupos COOH em ceder H+ (prótons)
NH3+
- Corresponde ao pH em que 50% das moléculas encontram-se dissociadas 50% encontram-se não-dissociadas
pK: - Constante de equilíbrio de ionização ou dissociação - É uma medida da tendência dos grupos COOH em ceder H+ (prótons)
NH3+
- Corresponde ao pH em que 50% das moléculas encontram-se dissociadas 50% encontram-se não-dissociadas
pK1: COOH → 50% COO- (dissociado) 50% COOH (não-dissociado)
pK1: COOH → 50% COO- (dissociado) 50% COOH (não-dissociado)
pK2: NH3+ → 50% NH3
+ (não-dissociado) 50% NH2 (dissociado)
pK2: NH3+ → 50% NH3
+ (não-dissociado) 50% NH2 (dissociado)
* AAs neutros (1 COOH e 1 NH2)* AAs neutros (1 COOH e 1 NH2)
meio ácidomeio ácido meio alcalinomeio alcalino
pH1 14
pI: corresponde ao pH em que 100% das moléculas encontram-se com carga neutra COO--CHR-NH3+ isoelétricas/isoiônicas.
pI: corresponde ao pH em que 100% das moléculas encontram-se com carga neutra COO--CHR-NH3+ isoelétricas/isoiônicas.
A
B
C
aminoácidos• Curvas de titulação – conceitos importantes
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K → constante de dissociação ácida
Quanto maior K, mais forte será o ácidoQuanto menor o K, mais fraco será o ácido
K → constante de dissociação ácida
Quanto maior K, mais forte será o ácidoQuanto menor o K, mais fraco será o ácido
CH3COOH CH3COO- + H+
(Ácido Acético) (Acetato) HA A- + H+HA A- + H+
[CH3COO-] . [H+]
[CH3COOH]K =
[A-] . [H+]
[HA]K =
aminoácidos
• Curvas de titulação – conceitos importantes
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Cadeia lateralAminoácido
Valores de pKa dos aminoácidosValores de pKa dos aminoácidos
aminoácidos• pKs dos AAs protéicos
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Equação de Henderson - Hasselbach: relaciona pH e pKEquação de Henderson - Hasselbach: relaciona pH e pK
HA A- + H+HA A- + H+
[A-] . [H+]
[HA]K =
[A-]
[HA]K .[H+]=
[A-]
[HA]K[H+]=
1 1.
[A-][HA]K[H+]
=1 1 +log log log
substituindo por seus símbolos
=pH[A-][HA]
+ logpK Henderson- Hasselbach
aminoácidos
• Curvas de titulação – conceitos importantes
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equivalentes de OH-
Região de tamponamento
aminoácidos
• Curva de titulação do ácido acético
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Equivalentes de OH adicionados
Ponto isoelétrico
pK1= 2,34
pK2= 9,60
pK1= 2,34
pK2= 9,60
A B C
aminoácidos
• Exemplo – Curva de titulação da Glicina
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Ao titularmos um aminoácido monoamino e monocarboxílico, temos o seguinte comportamento:
Ponto 1: NH3+ - CH - R- COOH → AA totalmente protonado
Ponto 2: [NH3+ - CH – R - COOH] = [NH3+ - CH – R - COO-] → pK1
Ponto 3: NH3+ - CH – R - COO- → Ponto Isoelétrico - pI
Ponto 4: [NH3+ - CH – R - COO-] = [NH2 – CH - R - COO-] → pK2
Ponto 5: NH2 – CH – R - COO- → AA totalmente desprotonado
Ao titularmos um aminoácido monoamino e monocarboxílico, temos o seguinte comportamento:
Ponto 1: NH3+ - CH - R- COOH → AA totalmente protonado
Ponto 2: [NH3+ - CH – R - COOH] = [NH3+ - CH – R - COO-] → pK1
Ponto 3: NH3+ - CH – R - COO- → Ponto Isoelétrico - pI
Ponto 4: [NH3+ - CH – R - COO-] = [NH2 – CH - R - COO-] → pK2
Ponto 5: NH2 – CH – R - COO- → AA totalmente desprotonado
Fraç
ão d
a gl
icin
a 1
2
3
4
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aminoácidos
• Exemplo – Curva de titulação da Glicina
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Equivalentes de OH- adicionados
Ponto isoelétrico
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• Exemplo – Curva de titulação do Acido Glutâmico
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sala
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Equivalentes de OH- adicionados
Ponto isoelétrico
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• Exemplo – Curva de titulação da Lisina
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• Informações importantes fornecidas pelas curvas de titulação
• Representação gráfica do poder tamponante dos AAs em determinado pH
• Quantificação dos pKs
• Regiões de tamponamento
• Predição da carga elétrica do AA em função do pH do meio
aminoácidos
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