Proteínas

(c) The protein keratin, formed by all vertebrates, is the chief structural component of hair, scales, horn, wool, nails, and feathers.

(a) The light produced by fireflies is the result of a reaction involving the molecule luciferin and ATP, catalyzed by the enzyme luciferase

(b) Erythrocytes contain large amounts of the oxygen-transporting protein hemoglobin.

The black rhinoceros is nearing extinction in the wild because of the belief prevalent in some parts of the world that a powder derived from its horn has aphrodisiac properties. In reality, the chemical properties of powdered rhinoceros horn are no different from those of powdered bovine hooves or human fingernails.

Composição molecular de uma célula de E. coli

Estrutura geral dos amionoácidos de ocorrência biológica

Grupamento amino

Grupamento carboxilato (ácido carboxílico)

Hidrogênio

Grupamento “R”, ou cadeia lateral

Essa parte é que define as propriedades cada aminoácido de acordo com suas características de estrutura, tamanho, caga elétrica , solubilidade prolina

Exceção:

Os aminoácidos possuem (pelo menos) um carbono quiral

Estéreo isômeros

Ópticamente ativos, isto é mudam o plano de polarização da luz polarizada

(enantiomeros)

glicinaOs aminoácidos utilizados nas proteínas são L-estereoisômeros

Exceção:

Centro quiral

A

B

C

D

A B C D

Classificando os aminoácidos

Uma classificação dos aminoácidos

Outra classificação:

Apolares alifáticosAlanina , valina, leucina e isoleucina tendem a se agrupar no interior das proteínas, estabilizando sua esrutura por meio de interações hidrofóbicas.

Metionina possui um grupamento tioéter apolar (contendo enxofre) na sua cadeia lateral.

Prolina: tem uma cadeia alifática ciclica na sua cadeia lateral. Sua amina secundária (imino) confere rigidez à região do polipeptídeo onde está presente.

Glicina: É o que tem a estrutura mais simples. Embora esteja classificada como apolar, sua cadeia lateral é muito pequena para contribuir com as interações hidrofóbicas

Polares não carregadosSão mais hidrofílicos que os aminoácidos apolares porque contém grupamentos funcionais capazes de fazer pontes de hidrogênio com a água.

A polaridade as serina e da treonina é devida ao seus grupamentos hidroxila (–OH).

A polaridade da cisteína é devida ao seu grupamentoa sulfidrila (-SH).

Os grupamentos amida conferem polaridade às cadeias laterais da asparagina e da glutamina

Asparagina e glutamina são amidas de outros dois aminoácidos também encontrados em proteínas: aspartato e glutamato

Aspartato Glutamato

Cisteína e CistinaA cisteína é facilmente oxidada para formar um dímero através de uma ligação covalente do tipo dissulfeto . Esse dímero, que se chama cistína, é extremamente apolar .

As ligações dissulfeto tem um papel muito importante na estrutura de muitas proteínas formando ligações covalentes entre diferentes partes de uma molécula de proteína

Aminoácidos aromáticosSão relativamente apolares (hidrofóbicos).

Os três podem participar de interações hidrofóbicas

O grupamento hidroxila da tirosina pode formar pontes de hidrogênio, é um importante grupamento funcional no sítio catalítico de algumas enzimas.

Tirosina e triptofano são significativamente mais polares do que fenilalanina, devido a hidroxila fenólica da tirosina e ao nitrogênio indólico do triptofano

fenol

indol

Grupamentos R com carga positiva (básicos)

Muito hidrofílicos

Apresentam carga elétrica positiva em pH fisiológico

Lisina contem uma amina primária

Arginina contém um grupamento guanidino

Histidina contém um grupamento imidazolamina

guanidino

imidazol

Grupamentos R com carga negativa (ácidos)

Possuem carga negativa em pH fisiológico.

Os aminoácidos podem se comportar como ácidos e como bases

Doador de H+

Aceptor de H+

Substância anfotérica,ou anfólito, ou anfiprótico

Curva de titulação da glicinaDois patamares de tamponamento, um para cada grupamento ativo do ponto de vista ácido-base: uma amina e uma carboxila.

Em pH extremamente baixo temos a predominância da forma totalmente protonada

Em pH 2.34 ( pH =pKa temos a carboxila semititulada e quantidades equimolares das espécies negativa e neutra.

Em pH 5,97 a carboxila está totalmente titulada, a espécie zwiteriônica é a predominante

Informações obtidas com a curva de titulação:

Dois patamares de tamponamentoValores de pK1 e pK2 Espécies envolvidas e suas cargas elétricas

1+ 0 1-

Curva de titulação do glutamato1+ 0 1- 2-

Quantos patamares? R: três

Quais os valores de pKs?

Quais as espécies (os estados de protonação do glutamato) envolvidas?

Quais as cargas líquidas de cada espécie?

Propriedades químicas e convenções relacionadas aos aminoácidos

Código de três letrasCódigo de três letras

Código uma letraCódigo uma letra

Peso molecularPeso molecular

pK do carboxilatopK do carboxilatopK da

aminapK da amina

pK da cadeialateral

pK da cadeialateral

!!!??

!!!??

É uma escala teórica que procura estimar se das cadeias laterais dos aminoácios vão procurar ambientes aquosos (como o citoplasma) ou lipídicos (como as membranas celulares). Valores negativos indicam hidrofilicidade, enquanto valores positivos indicam hidrofobiciadade.

Pode ser usado para estimar como uma proteína de membrana se insere na bicamada lipídica

É uma escala teórica que procura estimar se das cadeias laterais dos aminoácios vão procurar ambientes aquosos (como o citoplasma) ou lipídicos (como as membranas celulares). Valores negativos indicam hidrofilicidade, enquanto valores positivos indicam hidrofobiciadade.

Pode ser usado para estimar como uma proteína de membrana se insere na bicamada lipídica

Propriedades químicas e convenções relacionadas aos aminoácidos (cont.)pI – Ponto

isoelétricopI – Ponto isoelétrico

Ponto isoelétrico é o valor de pH no qual a soma total das cargas de uma molécula (carga líquida) é igual a zero

Ponto isoelétrico é o valor de pH no qual a soma total das cargas de uma molécula (carga líquida) é igual a zero pI > 7

básicospI > 7básicos

pI < 7ácidospI < 7ácidos

O que é Ponto isoelétrico?O que é Ponto isoelétrico?

Índice de hidrofobicidade

Índice de hidrofobicidade

O que é Índice de hidrofobicidade?O que é Índice de hidrofobicidade?

Frequencia (%)Frequencia (%)

É simplesmente uma estatística que mostra o percentual com que cada aminoácido aparece num universo de 1500 proteínas seqüenciadas

É simplesmente uma estatística que mostra o percentual com que cada aminoácido aparece num universo de 1500 proteínas seqüenciadas

Peptídeos são cadeias de aminoácidos

Dois aminoácidos podem se ligar covalentemente através de uma ligação peptídica (amarelo) pra formar um dipeptídeo

Essa ligação ocorre com a liberação de uma molécula de água.

Trata-se de uma reação de condensação

Em condições bioquímicas padrão o equilíbrio está favorece a formação de aminoácidos em fez de dipeptídeos.

Mais aminoácidos podem ser adicionados de forma parecida formando tri-, tetra-, pentapeptídeos e assim por diante...

Para deslocar a reação no sentido de polimerização é nescessário ativar o ácido carboxílico.

As proteínas são polímeros lineares de centenas a milhares de aminoácidos

Peptídeos e Proteínas

Ser–Gly–Tyr–Ala–Leu

Seril-glicil-tyrosil-alanil-leucina

A nomenclatura começa pela ponta amino-terminal, que é escrita à esquerda

Embora a hidrólise das ligações peptídicas seja uma reação exergônica (favorável termodinamicamente) ela ocorre lentamente devido à sua alta energia de ativação. Isso quer dizer que as ligações peptídicas são bem estáveis, apresentam uma meia-vida de sete anos na maioria das condições fisiológicas.

Carboxiterminal

Aminoterminal Ligações peptídicas

Cadeias laterais

Dados moleculares sobre algumas proteínas

Composição de aminoácidos de duas proteínas

Algumas proteínas apresentam outros grupamentos químicos além de

aminácidos

Lipoproteina (ex.)

Lipoproteína de baixa densidade LDL

Função: transporte de lipídeos

Composição:ApoprotéinasEster de colesterolColesterolFosfolipídiosTriacilgliceróis

Glicoproteína (ex.)

Glicoproteínas de superfície celular

Função:Reconhecimento celularProteçãoHidratação

Heme proteína (ex. 1)Hemoglobina

Funções:Transporte de O2

Transporte de CO2

Heme proteína (ex. 2)Citocromos:

Função:Cadeia de transporte de elétrons(respiração celular)

Heme proteína (ex. 3)

Citocromos P450

FunçõesDetoxificaçãoSíntese de hormônios esteróides

OBS:Freqüentemente tem

atividade de hidroxilação

Níveis na estrutura de proteínas

A estrutura primária seqüência de aminoácidos unidos por ligações peptídicas e inclui todas as pontes dissulfeto. Estrutura secndária padroês em hélice, folhas, e alças frequentemente assumidosEstrutura terciária como os blocos (domínios) de estrutura secundária se agrupam para formar monomêrosEstrutura quaternária como os monomêros se agrupam para formar oligomêros

Fatores que participam no enovelamento de uma proteína

Pontes de hidrogênio

Pontes dissufeto

Interações hidrofóbicas

Interações eltroestáticas

As cadeias laterais dos aminoácidos determinam o enovelamento das proteínas