Aminocidos Protenas so polmeros de aminocidos Embora mais

Aminoácidos Proteínas são polímeros de aminoácidos. Embora mais de 300 aminoácidos diferentes tenham sido descritos na natureza, somente 20 são utilizados na síntese de proteínas de mamíferos

Estrutura geral dos a-aminoácidos comuns encontrados em proteínas Grupo a amino Grupo a carboxílico COO + H 3 N Ca H R Cadeia lateral Carbono a Cadeias laterais definem a natureza química e as estruturas dos diferentes aminoácidos COO H a. C + H 2 N CH 2 H 2 C CH 2 Uma exceção é a prolina, um iminoácido. A cadeia lateral fecha um anel com o grupo a amino.

Cadeias laterais alifáticas, apolares Cadeias ramificadas Grupo metil COO Grupo isopropil Grupo butil + H 3 N C H CH 3 Alanina + H 3 N C H CH Grupo tiol éter CH 3 COO + Valina HN C H 3 CH 2 S CH 3 Metionina COO + H 3 N C H CH 2 g CH CH 3 COO + H 3 N C H H 3 C b CH CH CH 3 Leucina Isoleucina Na leucina a ramificação está no carbono g Isoleucina a ramificação está no carbono b

Cadeias laterais aromáticas Grupo fenil Grupo fenol COO + H 2 N C H C Grupo indol heterocíclico + H 2 N C H COO + H 2 N C H H CH 2 C C C H H C C H NH C C H OH C C H H C C C H Fenilanina Tirosina C H Triptofano

Cadeias laterais polares, não carregadas Grupo hidroxil COO + H 3 N C H + + H 3 N C H CH 2 HC OH CH 3 Serina Grupo tiometil (mercapto) COO OH Treonina CH 2 SH Cisteína Grupo carboxilamida COO + H 3 N C H CH 2 C O NH 2 Asparagina COO + H 3 N C H CH 2 C O NH 2 Glutamina

Apesar das cadeias laterais destes dois aminoácidos não serem polares os dois apresentam uma certa polaridade COO H C CH COO + H 2 N C H Glicina H + H 2 N H 2 C 2 CH 2 Prolina Cadeias laterais polares, não carregadas

Aminoácidos com carga negativa em p. H fisiológico Grupo monoamino dicarboxílico COO + H 3 N C H CH 2 COO Aspartato COO + H 3 N C H CH 2 COO Glutamato

Aminoácidos com carga positiva em p. H fisiológico Aminoácidos diamino monocarboxilico Grupo n-butilamina COO + H 3 N C H CH 2 + NH 3 Lisina Grupo imidazol COO + H 3 N C H CH 2 C CH HN + HC NH Histidina Grupo guanidina COO + H 3 N C H CH 2 NH C NH 2 + NH 2 Arginina

Estereoisomeria nos aminoácidos Aminoácidos têm centro(s) assimétrico(s) Carbono com quatro substituintes diferentes arranjados na configuração tetraédrica é assimétrico e existe em duas formas enantiomorfas L- alanina Os resíduos de aminoácidos encontrados nas proteínas são L-estereosisômeros D- alanina

Os aminoácidos podem agir como ácidos e bases. Um zwitterion (predomina em p. H próximo do ponto isoelétrico do aminoácido), pode agir tanto como um doador como quanto um aceptor de prótons. + C NH 3 R COO R H 3 N + H C NH 2 + H R H C + COO H H + + NH 3 + H Forma zwitteriônica COOH + H C NH 3 R

Da mesma forma que para os tampões, é possível calcular as concentrações de cada uma das formas dos aminoácidos em um determinado p. H – p. Ka = log Curva de titulação de uma solução de glicina 0, 1 M a 25 o. C [base conjugada] [ácido conjugado] Para aminoácidos monoamino monocarboxílicos o p. I pode ser obtido pela média dos dois p. K p. I = p. K’a COOH + p. K’a NH+3 2

p. I = p. K’a COOH a 2 + p. K’a R

p. I = p. K’a COOH a + 2 p. K’a R

A ligação peptídica ocorre entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino de outro aminiácido R + NH 3 C C H O O R + + NH 3 C C H R O O + NH 3 C C H 2 O H O R N + O C C H O Ligação peptidica Aminoá cido 1 Aminoáci do 2 O oxigênio da carbonila tem carga parcial negativa e o nitrogênio do grupo amida, carga parcial positiva, formando um dipolo. Virtualmente todas as ligações peptídicas em proteínas ocorrem na configuração trans.

A ligação peptídica é rígida e plana. Não possui rotação livre. As ligações N C e C C podem sofrer rotação em ângulos denominados f e y, respectivamente.

Os peptídeos são cadeias de aminoácidos

Estrutura tridimensional das proteínas A ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS ESTÁ DIRETAMENTE RELACIONADA COM A SUA FUNÇÃO QUÍMICA OU ESTRUTURAL

Estrutura primária inclui a seqüência de aminoácidos Estrutura secundária refere-se ao enovelamento tridimensional local da cadeia polipeptídica: as mais comuns são a a hélice e a conformação b. Estrutura terciária refere-se à estrutura tridimensional do polipeptídeo Estrutura quaternária refere-se à estrutura e às interações de associacão não covalente de subunidades numa proteína com várias subunidades

Colágeno Fibroína b-pregueada a cadeia é estendida hélice conformação em hélice poliprolina tipo II torcida firmemente tem 3 resíduos por volta Queratina a-hélice, tem 3, 6 resíduos por volta

A a hélice é o arranjo mais simples que uma cadeia polipeptídica pode assumir com suas ligações peptídicas rígidas. O plano contendo os átomos da ligação peptídica fica paralelo ao eixo da hélice e ligações peptídicas formam apenas pontes de hidrogênio intracadeia, com ligações peptídicas da mesma cadeia polipeptídica. hélice

Ca 8 Ca 7 Ca 6 Ca 5 Ca 4 Os grupos R, dos resíduos de aminoácidos projetam-se para fora da hélice Na a hélice a estrutura da cadeia polipeptídica é fortemente retorcida em torno de um eixo imaginário longitudinal que passa pelo centro da hélice Ca 3 Ca 2 Ca 1 A hélice é sempre orientada para a direita em todas as proteínas. A unidade repetitiva é uma volta simples da hélice (passo), que se estende por 5, 4 A ao longo do eixo. Cada passo da hélice inclui 3, 6 resíduos de aminoácidos por volta de 360 o.

A cadeia peptídica também pode assumir uma conformação b pregueada ( mais estendida) organiza as cadeias polipeptídicas em folhas. Antiparalela Vista superior Paralela Ponte de hidrogênio entre os segmentos adjacentes das cadeias Antiparalela Grupos R projetam-se em direções opostas Vista lateral Paralela

Estruturas secundárias e propriedades de proteínas fibrosas Estruturas Características Exemplos de ocorrência a-Hélice, ligações cruzadas com ponte de enxofre Resistente, estruturas insolúveis protetoras, de grau variável de dureza e flexibilidade a-Queratina de cabelos, unhas, penas, cascos etc. Conformação b Macio, filamentos flexíveis Fibroína da seda Colágeno tripla hélice Alta força de tensão Colágeno dos tendões e da matriz óssea

Dobras b Tipo II sempre apresenta Gly como 3 o. resíduo Nas proteínas globulares cerca de um terço dos aminoácido está situado em dobras b 180 o Tipo I ocorre com Pontes de hidrogênio entre o o mais freqüência o 1. e 4 resíduo de aminoácido Dois aminoácidos são freqüentes nas dobras b : prolina na coformação cis, força a dobra e glicina, por ter um hidrogênio como grupo R aparecem nas dobras

ESTRUTURA TERCIÁRIA Descreve o dobramento final da cadeia polipeptídica por interações de regiões de estrutura regular ou de regiões sem estrutura definida. Segmentos distantes podem se aproximar e interagir por interações não-covalentes entre as cadeias laterais de resíduos de aminoácidos. Tipos de interações: • Pontes de hidrogênio: entre grupamentos R polares com ou sem carga • Interações hidrofóbicas: entre grup. R apolares • Interações eletrostáticas ou iônicas: entre grupamentos R carregados • Pontes de dissulfeto: ligação covalente entre grupamentos –SH de 2 cisteínas.

ESTRUTURA QUATERNÁRIA Descreve a associação de 2 ou mais cadeias polipeptídicas por interações não-covalentes Tipos de interações: • Pontes de hidrogênio: entre grupamentos R polares com ou sem carga • Interações hidrofóbicas: entre grup. R apolares • Interações eletrostáticas ou iônicas: entre grupamentos R carregados

A a queratina é uma proteína durável e quimicamente não reativa que ocorre em todos os vertebrados superiores. É rica em resíduos hidrofóbicos de alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina e fenilalanina Pares de hélice espiraladas entre si em um sentido orientado para a esquerda É o principal componente da rígida camada externa da epiderme e de seus apêndices relacionados como cabelos, chifres, unhas e penas. Um fio de cabelo (acima) é um arranjo de muitos filamentos de a queratina formado pela estruturas ao lado

A queratina na conformação só ocorre em mamíferos. Cada mamífero possui cerca de 30 variantes de queratina, cuja expressão varia de tecido para tecido. Pontes de enxofre inter cadeia estabilizam estas estruturas. Nas queratinas mais rígidas, como a dos chifres dos rinocerontes, até 18% dos resíduos de aminoácidos são cisteínas envolvidas em pontes dissulfeto. Em pássaros e reptéis a queratina ocorre na conformação b. A ondulação permanente em cabelos é uma engenharia bioquímica

Fibroína a proteína da seda, é produzida por insetos e aracnídeos e está presente nas várias estruturas como casulos, teias, ninhos, e pedúnculos de ovos. A fibroína é rica em resíduos de glicina e alanina Seqüência repetitiva encontrada na fibroína Gly-Ser-Gly-Ala

Colágeno é a proteína mais abundante em vertebrados Da mesma forma que as a-queratinas, o colágeno evloluiu no sentido de fornecer resistência mecânica. É encontrada em tecidos conjuntivos como tendões, cartilagens, na matriz orgânica dos ossos e na córnea dos olhos.

Cadeias a do colágeno A hélice do colágeno é uma estrutura secundária singular, diferente da a-hélice. O seu giro é para a esquerda e possui 3 resíduos de aminoácidos por volta. 3 cadeias a se associam, num giro para a direita no sentido contrário ao da hélice de colágeno, formando uma estrutura superenovelada. O colágeno apresenta 35% de glicina, 11% de alanina e 21% de prolina e hidroxiprolina

O colágeno apresenta, em geral uma unidade repetitiva tripeptídica Gly-X-Pro ou Gly-X-Hy. Pro, onde X pode ser qualquer resíduo de aminoácido. Apenas os resíduos de glicina podem ser acomodados nas junções extremamente estreitas existentes entre as cadeias a individuais. Glicina + H 2 N COO H C CH 2 H 2 C CH 2 OH 4 Hidroxiprolina Prolina

As fibrilas de colágeno são estruturas supramoleculares que consistem de moléculas de tripla hélice de colágeno, (tropocolágeno), associadas de diversas maneiras, a fim de fornecer diferentes graus de força tensional. As cadeias a das moléculas do colágeno e as moléculas de colágeno das fibrilas são unidas por tipos não habituais de ligações covalentes cruzadas, envolvendo resíduos de Lys, Hy. Lys ou His.

-CH-CH 2 -CH 2 -CH=N-CH 2 -CH-CH 2 -CH OH O aumento na rigidez e a inelasticidade do tecido conjuntivo, à medida que as pessoas envelhecem, resulta de um acúmulo de ligações covalentes cruzadas nas fibrilas de colágeno. NH resíduo lisina menos o e-amino grupo hidroxilisina CH-CH 2 -CH=N-CH 2 -CH C=O OH Desidrohidroxilisina norleucina

Hemeproteínas : transporte de oxigênio Contêm grupo heme fortemente ligado: grupamento prostético Mioglobina Hemoglobina

Grupo heme: estrutura Fe+2 é mantido no centro da molécula heme por ligações coordenadas aos quatro nitrogênios do anel de porfirina Heme Grupo pirrólico

Fe+2 pode formar mais duas ligações adicionais: Tanto na mioglobina quanto na hemoglobina, a quinta ligação é feita com uma molécula de histidina chamada histidina proximal. a sexta posição fica disponível para a ligação com o oxigênio, protegida pela histidina distal