aminoÁcidos padrÕes (naturais ou primÁrios) · grupo amino ligados a um mesmo carbono ... não...

ROCHA, HIDEMBURGO GONÇALVES, BIOQUÍMICA COM UMA ABORDAGEM NA ÁREA DE

SAÚDE (AMINOÁCIDOS).

1

AMINOÁCIDOS PADRÕES (NATURAIS OU PRIMÁRIOS)

Existem mais de 300 aminoácidos na natureza, porém apenas 20 participam da formação de peptídeos e proteínas. Estes 20 aminoácidos são denominados padrões. Para cada um destes aminoácidos padrões existem um ou mais codons correspondentes nas moléculas de RNAm, o que não ocorre com os outros aminoácidos.

CCCóóódddooonnn – corresponde a seqüência de três nucleotídeos adjacentes da

molécula de RNAm que codifica um determinado aminoácido (Figura 1).



2

RNAt

Ribossomo



3

Fórmula Geral de um Aminoácido Padrão (pH = 7,0)

. COOH . REGIÃO COMUM

| + . A AOS AMINOÁCIDOS

H – C – NH2 PADRÕES

|

R carbono α

- R = Radical

- COOH = Grupamento carboxila (ácido orgânico)

- NH2 = Grupamento amina

- H = Hidrogênio

Todos os aminoácidos padrões são enquadrados na fórmula geral com exceção da prolina que é um iminoácido.

Ribossomos em movimento

Proteína em crescimento

Proteína

completa

RNAt As duas

subunidades do

ribossomo



4

Todos os aminoácidos padrões apresentam um grupamento carboxila e um

grupo amino ligados a um mesmo carbono ( CCCaaarrrbbbooonnnooo ))) e são denominados

--- aaammmiiinnnoooáááccciiidddooosss

---aaammmiiinnnoooáááccciiidddooosss são aminoácidos que apresentam o agrupamento amino

ligado ao carbono .

Estruturas dos aminoácidos padrões



5

Detalhes de alguns aminoácidos

A presença da prolina numa cadeia peptídica provoca uma curvatura brusca no

ponto onde a mesma está inserida

A glicina é o aminoácido mais simples.

Este carbono não é assimétrico

A cisteína tem a propriedade de reagir com outra molécula de cisteina livre ou com resíduos de cisteína presentes em cadeias peptidicas paralelas que se aproximam ou ligar-se a outros resíduos de cisteína em uma mesma cadeia

Cisteína + Cisteína Cistina + H2

COO

- COO

- COO

- COO

-

| + | + | + | +

H – C – NH3 H – C –NH3 H – C – NH3 H – C –NH3

| | | | + H2

CH2 CH2 CH2 CH2

| | | | SH SH S --------------------S

PONTE DE DISSULFETO intermolecular



6

Ponte de dissulfeto intracadeia protéica

Ponte de dissulfeto

intramolecular



7

Estrutura de um fio de cabelo

Sequência de aminoácidos da insulina bovina

(1 ponte de dissulfeto intracadeia 2 pontes de dissulfeto intercadeias)

2



8

Ponte de

hidrogênio



9

Presença das pontes de hidrogênio em algumas proteínas

Aminoácidos de cadeia ramificadas

Três aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA abreviação de “Branch Chain

Amino Acids”), ou seja, leucina, valina e isoleucina. São aminoácidos essenciais que não

são produzidos pelo organismo, sendo eles: L-Leucina, L-Isoleucina e L-Valina.



10

Aminoácidos fosforilados



11

Selênio Cisteína: não é um aminoácido padrão, porém, participa na formação das

proteínas.



12

Aminoácidos não proteicos

Funções dos aminoácidos

Os aminoácidos são precursores de outros tipos de moléculas ou podem

ser convertidos em outros aminoácidos ou serem oxidados liberando energia. 1 g de aminoácidos libera quando oxidado 5 Kcal.



13

Abreviaturas dos aminoácidos padrões É obtido com a utilização de três letras ou apenas uma letra: *1ª letra maiúscula; *2ª e 3ª letra minúscula; *Abreviada do idioma do alfabeto inglês. Glicina: Gly Ácido Aspartico: Asp Arginina: Arg Alanina: Ala Ácido Glutâmico: Glu Valina: Val Prolina: Pro Glutamina: Gln Leucina: Leu Triptofano: Trp Isoleucina: Ile Fenilalanina: Phe Tirosina: Tyr Cisteína: Cys Histidina: His Serina: Ser Treonina: Thr Metionina: Met Asparagina: Asn Lisina: Lys

A abreviatura é utilizada para facilitar a leitura de cadeias de peptideos e proteínas. Exemplo de cadeia peptídica: Arg – Val – Leu – Ile – Thr

Classificação dos aminoácidos (pH = 7,0)

*Quanto à solubilidade do grupo R Como identificar através de fórmulas a solubilidade do grupamento R. R Hidrofóbico (aversão à água)

= precursor Gliconeogenicos



14

- Quando o grupamento R é formado apenas por C e H ou somente H; No caso do grupamento R apresentar heteroátomo além de C e H, continuará a ser classificado como hidrofóbico.

HHHeeettteeerrroooaaatttooommmooo É todo elemento químico diferente de carbono e que se localiza entre dois carbonos.

R → Hidrofilico (afinidade por água) - Quando o R apresentar carga (+/-) e/ou átomos de elementos químicos (S, O,

N) diferentes de carbonos e que não sejam heteroatomos, isto é, que se

localizem na extremidade (ramificação) da cadeia também seram classificados

como hidrofilicos independente da presença de heteroatomo.



15

Localização de aminoáciso apolares e polares em meios aquoso ou no interior de uma memebrana

Em um meio aquoso, os aminoácidos hidrofóbicos têm a tendencia se

disporem no interior e os hidrofilicos no exterior da proteína

As proteínas intra membrana tem sua superficie cobertas por aminoácidos

hidrofóbico em sua maioria.

Aminoácidos solúveis

Superfície das proteínas

Aminoácidos insolúveis

Interior da membrana



16

*Quanto a síntese

- Essenciais - Não essenciais

Essencial -> não podem ser sintetizadas pelo organismo humano. Devem está presente na dieta. * Arginina * Fenilamina * Leucina * Triptofano * Histidina * Treonina * Lisina * Metionina * Valina * Isoleucina * A arginina e a histidina são considerados semi-essenciais porque na fase de desenvolvimento das crianças a velocidade de síntese dos mesmos não é capaz de suprir as necessidades metabólicas dos tecidos em desenvolvimento, logo devem vir na dieta. Enquanto para individuos adultos a velocidade de síntese é adequada para as necessidades do organismo. Não Essenciais -> nosso organismo já os sintetizam não havendo obrigatoriedade dos mesmos na dieta. * Ácido Glutamico * Serina * Glicina * Ácido Aspartico * Tirosina * Prolina * Asparagina * Alanina * Cisteina Exemplo: A fenilalanina (essencial) da origem a tirosína (não essencial)

Esterioisomeria (enantiomeros)

Os aminoácidos padrões são classificados em duas séries: D e L, a série D e L são antipodas opticos ou enantiomeros. AAAnnnttt iiipppooodddaaasss ooopppttt iiicccooosss -> são moléculas isomeras que são imagens especulares entre si. - A série D é imagem escular da série L e vice-versa. Estas imagens não se

superpõem, por analogia, a luva da mão direita não calça a mão esquerda e vice-versa. Para

que uma aminoácido pertença a série D ou L o carbono alfa deverá ser assimetrico (quiral).

Fenilalanina

hidroxilase



17

- A molécula utilizada como referência para se determinar se um aminoácido pertence a série D ou L é o gliciraldeido.

Série D -> quando o grupamento amina do carbono está voltado para direita.

Série L -> quando o agrupamento amina do carbono está voltado para a esquerda.



18

- CCCaaarrrbbbooonnnooo aaassssssiiimmmééétttrrriiicccooo ooouuu qqquuuiiirrraaalll ––– é aquele que apresenta 4 ligantes difierentes.

COOH COOH

| + + |

H – C – NH2 H2N – C – H

| |

R Série D Série L R

ESPELHOS

H – C = O H – C = O

| |

H – C –OH HO – C – H

| |

H - C –OH H - C –OH

| |

H H D – Gliceraldeído L – Gliceraldeído

- A glicina é o único aminoácido que não pertence às séries D ou L, pois não apresenta

carbono assimétrico.

- As proteínas são formados por L aminoácidos com exceção para pequenos peptideos de paredes bacterianas e alguns peptideos pequenos podem apresentar aminoácidos da série D.



19

Absorção da luz ultravioleta por aminoácidos aromáticos

pH = 6

Íon Zwiterion

Um aminoácido em meio neutro tende a ionizar-se e formar um íon

denominado Zwiterion. São íon formados por dupla carga +/-.

H

Carga negativa Carga positiva



20

Carater Anfotérico

Quando um aminoácido encontra-se em meio ácido ele tenderá a reagir

como uma base. Quando em meio básico reagirá como um ácido. Deste modo

podemos concluir que um aminoácido pode atuar como um ácido (doando

prótons) ou como uma base (aceitando prótons). Compostos que têm este

comportamento são chamados de ANFÓLITOS.

COO- COO

-

| + OH- |

H – C – NH3 H – C –NH2 + H2O

| Adição de base |

R R Forma Aniônica

pH do meio = pI pH do meio > pI

O aminoácido acima reagiu como ácido, pois dou protons H+ para o meio;

COO- COOH

| + H+

| +

H – C – NH3 H – C –NH3

| Adição de ácido |

R R Forma Catiônica

pH do meio = pI pH do meio > pI

O aminoácido acima reagiu como base, pois captou protons H+ do meio.

pI = Ponto Isoeletrico

Corresponde ao pH no qual a carga elétrica da molécula do aminoácido torna-se nula. Cada aminoácido apresenta um pI caracteristico. No pI a molecula de aminoácido torna-se insolúvel e quando coloca em uma campo elétrico não se deslocará.

pH do meio = pI

No ponto isoelétrico o n.º de cargas positivas = n.º de cargas negativas. Cargas dos aminoácidos nulas, não se repelem



21

Insolúvel= precipitado (ppt) Migração das moléculas em um campo elétrico não ocorrerá já que a molécula será atraída com a mesma intensidade para os polos positivo e negativo.

COO-

| +

H – C – NH3

|

R

pH do meio < pI

Carga do aminoácido positiva – haverá repulsão entre essas moléculas

Em meio suficientemente ácido predomina a forma catiônica

As moléculas formarão uma soluçao aquosa

Ocorrerá migração das moléculas em um campo elétrico (eletroforese) na direção

do pólo negativo

COOH

| +

H – C – NH3

|

R

pH do meio > pI

Cargas dos aminoácidos negativas - haverá repulsão entre as mesmas As moléculas formarão uma soluçao aquosa Em meio suficientemente alcalino predomina a forma aniônica



22

Ocorrerá migração das moléculas em um campo elétrico (eletroforese) na direção do pólo positivo

COO-

|

H – C – NH2

|

R

A maioria dos aminoácidos não polares e polares sem carga tem seus pI em torno de 6,0. Exemplos: glicina (6,0), leucina (5,98), metionina (5,74), etc. Os aminoácidos polares com carga negativa (ac. aspártico e ac. glutâmico) têm valores de pI próximos a 3,0 e os polares com carga positiva (lisina, arginina) têm seus pI entre pH 9 e 10.

Qualquer que seja o pI do aminoácido ele sempre se comportará assim: Em pH acima do pI o aminoácido se apresenta negativamente carregado e migrará para o pólo positivo (anódo). Em pH abaixo do pI o aminoácido adquire cargas positivas a um campo elétrico se deslocará para o polo negativo (catódo). Resumindo:

CARGAS acima NEGATIVAS

pI c/ carga abaixo CARGAS

POSITIVAS

DISSOCIAÇÃO DA GLICINA

A glicina: é um aminoácido classificado como polar sem carga, monoaminomonocarboxílico.

COO-

| +

H – C – NH3

|

H



23

Não possui cadeia lateral grupo dissociável e como tal pode existir em solução sob três formas iônicas: uma aniônica, uma catiônica e uma dipolar. Quando o meio for bastante ácido predominará a forma catiônica e quando for suficientemente alcalino há predomínio da forma aniônica. Num determinado pH (pI) haverá maior proporção de forma dipolar.

Pelas estruturas apresentadas acima podemos concluir que a glicina tem dois grupos dissociáveis: o grupo alfa COO- e o grupo alfa NH3

+. As constantes de dissociação (K) destes grupos podem ser determinadas experimentalmente e são mais comumente representadas pelo logaritmo do inverso destas constantes: pK. Um aminoácido terá tanto pK’s quantos forem seus grupos ionizáveis e de acordo com a ordem decrescente de acidez serão chamados: pK1, pK2, pK3, etc. Quando menor o valor numérico do pK mais ácido será o grupo. O maior valor numérico indica o pK do ácido mais fraco.



24

No pH 2,34 a concentração da forma a é igual a concentração da forma b;

No pH 6,02 todas as moléculas do aminoácido encontram-se na forma de zwitterion;

No pH 9,69 a concentração da forma b é igual a concentração da forma c;

CÁLCULO DO PONTO ISOELÉTRICO

O ponto isoelétrico de um aminoácido é a média aritmética de dois valores de pK. Para os aminoácidos monoamino-monocarboxílicos os valores de pK serão os dos grupos alfa carboxila (pK1) e alfa amino (pK2).

pI = pK1 + pK2

2

No caso da glicina os valores de pK’s são os seguintes:

pK1 (COO- carboxila ligada ao carbono alfa) = 2,4

+

pk2 (NH3 grupamento amino ligado ao carbono alfa) = 9,6



25

pI = 2,4 + 9,6 = 6,0

2

DISSOCIAÇÃO DO ÁCIDO ASPÁRTICO O ácido aspártico: tem 3 grupos ionizáveis:

COO-

| +

H – C – NH3

|

H – C – H | COO

-

(COO- carboxila ligada ao carbono alfa) - pK1 = 1,9 (COO- carboxila ligada ao carbono beta) - pK2 = 3,7 (NH3

+ grupamento amino ligado ao carbono alfa) - pK3 = 9,6

A ionização do ácido aspártico ocorre de acordo com a seguinte seqüência

de dissociações: COOH

| + OH-

H – C – NH3

|

CH2 H+

|

COOH

COO-

| +

H – C –NH3 + H2O

|

CH2

|

COOH

COO

-

OH - | +

H– C– NH3 + H2O

|

H+ CH2

|

COO-

COO-

OH - |

H – C –NH3 + H2O

H+ | CH2

| COO

-

CARGA = =1 0 - 1 - 2 pH < 1 2,8 6/8 > 10

Há 04 espécies iônicas diferentes: uma catiônica (+1), uma dipolar (0), duas

aniônicas (-1) e (-2). Observe as estruturas acima a partir da forma catiônica (+1). O primeiro grupo a se dissociar o grupamento COO- ligado ao carbono alfa que é mais ácido (pK1 = pk1 = 1,9). Em seguida dissocia-se o grupamento carboxila (pK2 = 3,7) e finalmente o grupamento NH3+ ligado ao carbono alfa (pK3 = 9,6).

Para calcular-se o pI utilizamos o pK anterior e o imediatamente posterior à estrutura dipolar, ou seja, os valores de pK anterior e o imediatamente posterior à estrutura dipolar, ou seja, os valores de pK1 e pK2:

pI = pK1 + pK2 = 1,9 + 3,7 = 2,8 2 2



26

O ponto isoelétrico do ácido aspártico ocorre em pH = 2,8 Qual a carga que este aminoácido adquire a pH = 7?

Podemos concluir que a forma isoelétrica depende da dissociação dos grupamentos COOH ligados aos carbonos alfa e beta, o grupamento NH3

+ ligado

ao carbono alfa que somente se dissocia muito distante da forma isoelétrica e não será utilizado.

DISSOCIAÇÃO DA LÍSINA

A lísina é um aminoácido diaminomonocarboxílico, possui além do grupamento COO- ligado ao carbono alfa e do grupamento ligado NH3

+ ligado ao carbono alfa, um grupamento amino em seu radical ®, ligado ao último carbono da cadeia.

COO-

| +

H – C – NH3

|

H – C - H | H - C - H | H - C - H | H – C – NH3

+

|

H

(COO- carboxila ionizável ligada ao carbono alfa) - pK1 = 2,2 (NH3

+ carboxila ionizável ligada ao carbono alfa) - pK2 = 8,9 (NH3

+ grupamento amino ionizável ligado ao último carbono) - pK3 =10,5

Quatro espécies iônicas diferentes da lisina podem ocorrer em diferentes valores de pH.

COOH

| + OH-

H – C – NH3

|

(CH2)4 H+

| +

NH3

COO-

| +

H – C –NH3 + H2O

|

(CH2)4

| +

NH3

COO

-

OH - |

H– C– NH2 + H2O

|

H+ (CH2)4

| +

NH3

COO-

OH - |

H – C –NH3 + H2O

H+ |

(CH2)4

|

-NH2

Carga +2 +1 0 -1 pH <2 2,9 9,7 > 10

Para cálculo do pI escolhemos os valores de pK2 = 8,9 e pK3 = 10,5

(anterior e posterior à forma dipolar)



27

pI = pK2 + pk3 = 8,9 + 10,5 = 9,7 2 2

Ao escrever as dissociações dos aminoácidos recomenda-se começar a

partir da forma em meio suficientemente ácido e ir dissociando os prótons de cada grupo, um a um, de acordo com a ordem crescente dos valores de pKs. Qual a carga da lisina quando colocada em pH = 7?

Alguns aminoácidos possuem além dos grupos COOH e NH3, outros grupamentos possíveis de se dissociarem. Entre eles temos: o grupo SH da cisteina, a hidroxila fenólica da tirosina, o grupo guanidino da arginina.

Valores de pI dos aminoácidos padrões (25ºC)



28

Teste do pesinho ou Teste de Guthrie

Em sua versão básica, ele detecta seis doenças graves e deve ser feito até o

quinto dia de vida do bebê

Fenilcetonúria patologia relacionada a fenilalanina (ausência da enzima Fenilalanina

hidroxilase)

Anemia falciforme

b. Tirosinase

c. Oxidase do ácido p-hidroxifenilpiruvato

d. Oxidase do ácido homogentísico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenilalanina_hidroxilase

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenilalanina_hidroxilase

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxidase

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_homogent%C3%ADsico

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_homogent%C3%ADsico



29

Adoçante

Aspartame

Ac. Aspártico – fenilalanina metil ester

Metanol = Tóxico

aminoÁcidos padrÕes (naturais ou primÁrios) · grupo amino ligados a um mesmo carbono ... não...

Documents